Atualizado em 29 de novembro de 2023

Como ver imagens infravermelhas do JWST?

Imagem: Nebulosa da Tarântula Telescópio Espacial James Webb da NASA (domínio público).
O JWST tira várias imagens sucessivas do mesmo objeto celeste às quais aplica filtros infravermelhos. Em seguida, essas imagens são retrabalhadas pelos desenvolvedores em imagens de dados.

Por que olhar em infravermelho?

O olho humano vê apenas uma parte muito fina do espectro de luz, do vermelho ao violeta. Mas há luz em ambos os lados destas duas cores. O Telescópio Espacial James Webb (JWST) foi projetado para observar a luz infravermelha, ou seja, o lado vermelho do espectro visível.

Usando observações infravermelhas, os astrônomos podem detectar objetos que não são visíveis em outras partes do espectro eletromagnético.
As estrelas em formação são frequentemente cercadas por nuvens de poeira e gás. O infravermelho permite perfurar essas nuvens e ver as estrelas escondidas atrás delas.
Graças às suas câmeras infravermelhas (NIRCam, NIRSpec, MIRI, FGS/NIRISS), o JWST também pode detectar emissões térmicas muito fracas de planetas extrasolares.
Além disso, devido à expansão do universo, a luz emitida por objetos distantes sofre desvio para o vermelho. À medida que o universo se expande, ele amplia os comprimentos de onda da luz. O JWST pode observar galáxias que se formaram há mais de 13 mil milhões de anos.

Conversão de informações de infravermelho em dados visíveis?

Os dados infravermelhos capturados pelos instrumentos são processados e convertidos em cores falsas usando algoritmos de computador. As cores não correspondem necessariamente às cores reais do objeto observado, mas sim a características específicas do espectro infravermelho.

Para melhorar a estética das imagens infravermelhas, os desenvolvedores de imagens de dados devem retrabalhá-las. Em outras palavras, esses artistas transpõem a luz infravermelha em cores visíveis aos nossos olhos.

O JWST tira várias imagens sucessivas do mesmo objeto celeste no domínio do infravermelho, dividido em três subdomínios, infravermelho distante (30 μm a 1 mm), infravermelho médio (1,5 a 30 μm) e infravermelho próximo '0,75 a 1,5 µm).

Os comprimentos de onda infravermelhos são então convertidos nas cores do arco-íris.
Para fazer isso, os desenvolvedores de imagens de dados respeitarão a filosofia de colorização de dados, chamada de “ordem cromática”. A ordem das cores é uma abordagem poderosa usada para melhorar a comunicação de informações. Isso significa que as mesmas cores devem ser usadas para representar as mesmas informações em diferentes visualizações. As visualizações coloridas devem ser agradáveis de ver e entender.

Para fazer isso, os desenvolvedores de imagens mudam os comprimentos de onda infravermelhos em direção à parte visível do espectro, para que nossos olhos possam distingui-los. É como transpor uma música tocada no piano para um tom diferente. O pianista altera a altura de todas as notas da melodia, em um intervalo constante, preservando as relações entre essas notas. Em ambos os casos a melodia permanece a mesma.

Em seguida, os especialistas em processamento de imagens aplicarão filtros. Um filtro vermelho no comprimento de onda mais distante, um filtro verde no comprimento de onda médio, um filtro azul no comprimento de onda mais próximo e um filtro de banda estreita colorido em laranja.

Após sobrepor os quatro filtros, obtêm-se uma primeira imagem colorida, mais interessante mas não esteticamente satisfatória. É aqui que entra a criatividade humana. Os desenvolvedores de imagens de dados terão que usar sua subjetividade e senso artístico.

Durante estas diferentes manipulações, os detalhes e a qualidade irão melhorando gradativamente, respeitando sempre os dados científicos iniciais. Na imagem, nada é adicionado e nada é removido. O objetivo é, acima de tudo, criar uma imagem bonita de se ver.

Esta imagem da Nebulosa da Tarântula é esplêndida!

Nebulosa da Tarântula

Imagem: Nebulosa da Tarântula Telescópio Espacial James Webb da NASA (domínio público).
O olho infravermelho do JWST revela milhares de estrelas em formação como nunca antes. Na Nebulosa da Tarântula vemos um berçário estelar (30 Doradus), bem como longos filamentos de poeira, que dão nome à nebulosa. A nebulosa da Tarântula está localizada na galáxia da Grande Nuvem de Magalhães, a 160.000 anos-luz da Terra.

Em resumo, o uso do infravermelho na cosmologia fornece informações cruciais sobre objetos cósmicos que não seriam facilmente acessíveis com outros métodos de observação. Isto abre novas perspectivas para a compreensão da formação de estrelas, exoplanetas, galáxias e da evolução de todo o universo.