觀星者尚未親眼看到我們在太陽系外探測到的近240顆行星。這些所謂的系外行星太暗淡了,目前的望遠鏡無法將它們與圍繞其執行的恆星區分開來*;相反,天文學家依靠間接方法來推斷它們的存在。然而,來自太空機構新聞服務部門的熱門新聞報道,充斥著大膽、幾乎是照片般逼真的遙遠世界的影像。
當然,人們可能會感到困惑。當舊金山藝術家萊內特·庫克為1999年美國宇航局的新聞釋出會畫了一幅特別引人注目的新發現行星從恆星HD 209458前面經過的影像時,她收到了電子郵件,詢問她使用了哪種驚人的影像處理軟體。“很多人不明白這只是一張渲染圖,”她說。
當天文學家做出一個不便於視覺檢查的性感新發現時,他們會求助於像庫克這樣的藝術家來使其栩栩如生。一幅引人注目的影像有能力將即使是最複雜的資料轉化為易於理解的心靈快照,但它也存在使人們誤以為一個不確定的科學案例已經結束的風險。
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藝術家和天文學家充分意識到他們手中的雙刃劍,他們經常花費大量時間來決定如何最好地說明新的發現。就係外行星而言,他們會參考一些關鍵資訊和大量的有根據的猜測。
研究人員通常透過搜尋恆星光線的顏色中的規則變化來發現系外行星。在軌道上執行的行星會像一個在較重的花樣滑冰運動員周圍旋轉的輕盈花樣滑冰運動員一樣來回拖拽它的恆星。
如果該系統的對齊方式使恆星朝我們來回擺動,則光線會隨著波長沿著通向地球的視線膨脹或收縮而呈現藍色和紅色的振盪。
這種振盪(如果繪製成圖表,則不會特別引人注目)包含幾個關鍵資訊。在振盪光線的時間中編碼的是行星繞其恆星執行的軌道形狀和距離,這反過來決定了它可能有多溫暖,因此,如果是岩石,類地行星,它是否可能有液態或凍結的水。
顏色偏移的程度表明了行星的質量和構成。天文學家認為,像太陽系氣態巨行星土星(95個地球質量)或木星(318個)一樣重的行星幾乎肯定是氣態的。較小的行星,其質量最多為幾十個地球質量,可能包括主要由岩石和冰構成的行星,以及被厚厚的氣體混合物包圍的具有固體核心的較大行星。
加州大學伯克利分校的天文學家傑弗裡·馬西說,軌道距離也會影響行星的顏色,他的團隊發現了已知的145顆系外行星。
馬西說,木星和土星有棕橙色的色調,因為它們的大氣層中充滿了反射這些顏色的光的碳基分子;較熱的大氣層會蒸發水雲,並將這些分子分解成二氧化碳和甲烷,它們會散射藍光。這種效應可能會導致“深藍色的彈球”,他說。
那裡可能還存在不太熟悉的顏色。 5月份,天文學家報告說,行星HD 149026 b似乎吸收了太多光,因此它應該看起來幾乎是黑色的。
今天的儀器解析度太低,無法檢測到某些影像中發現的細節,包括衛星、環和火山活動。庫克在決定如何或是否描繪這些增強功能時會聽取天文學家的意見。“他們中的大多數人真的非常願意展示那裡可能存在的東西,”她說。
斯皮策太空望遠鏡的自稱視覺化科學家的羅伯特·赫特說,他透過將遙遠氣態行星的翻滾雲的大小和形狀與已知的太陽系氣態巨行星的大小和形狀相匹配,來提高他對遙遠氣態行星的描繪的真實性。
馬西說,與他合作的藝術家(包括庫克)通常會在創作最終傑作之前繪製兩稿影像[點選此處檢視示例]。當然,他並不總是在隨新聞稿釋出的插圖上擁有最終決定權。例如,當他的團隊發現第一顆類似土星的系外行星時,美國宇航局委託製作了一幅紅色氣態巨行星覆蓋著白色螺旋雲的影像。
“這讓我畏縮,”他說。“看起來這顆行星穿著佩斯利睡衣。”但這不是他能控制的。“當美國宇航局說他們想要[某種]描繪時,你無能為力。你阻止不了他們。”
一些觀察員說,強調真實感可能會有點欺騙性。“我對藝術家創作的如此多美麗的東西的問題是,我們無權瞭解決策過程,”哈佛大學高階研究員兼科學攝影師費利斯·弗蘭克爾說。“越是‘真實’的東西,你就越會把它當作事實來接受。”
對於弗蘭克爾來說,將某物標記為藝術家的渲染圖是不夠的,因為影像會留下持久的印象。她主張透過提供多個可能的檢視(馬西和庫克嘗試過的)或使影像更粗略和更具互動性來實際地向觀眾展示解釋的位置。
“例如,我的幻想是,你在網上看到一張圖片,用你的游標,你會在藝術家的概念中旅行,你會看到資訊翻轉,”她說。“為什麼不直接在那個地方說,‘這應該代表這個,但我們不確定那個和那個’?”
沒有人不同意彩色、詳細的影像可能存在誤解的風險。但是對於影像製作者(受資助機構委託向公眾傳達新發現)而言,好處大於風險。
“只要圖片能引發有意義的討論,就可以了,”馬西說。“圖片能讓人們想象,否則他們的想象力可能會受到一些限制。”
馬西說,捕捉系外行星的真實影像可能要等到美國宇航局湊夠資金髮射擬議中的地球行星探測器,該探測器將包括一個配備有用於遮擋遙遠恆星的工具的望遠鏡,從而產生人工日食以揭示軌道行星。
赫特說,在那之前,真實感與抽象渲染的問題沒有簡單的解決方案,他指出,目標通常決定答案。“如果一位偶然的觀察者在美國《今日美國》的一篇文章中注意到一顆行星的藝術概念,[並且]認為‘哇,我們正在觀察行星’,[然後]翻到體育版,這算成功嗎?”他問道。
在他看來,可能如此。“如果影像是沉悶的或示意圖式的,”赫特說,“他甚至可能根本沒有注意到這篇文章。”
*注意:系外行星愛好者可能還記得,望遠鏡確實在棕矮星2M1207周圍拍攝了一個行星大小的紅色物體,但研究人員認為它的形成方式不像我們太陽系中的行星。