“缤纷”深空

陈若颖

大家在用肉眼或望远镜观测星云的时候，可能会有这样的疑问：为什么图片上的星云看起来如此绚丽，但我们用肉眼看到的却是灰蒙蒙一片？

要解答这个问题，我们要从“科学修片”说起。

人眼与相机

人的眼球中有两种感知光线的细胞，分别为视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞负责感知强光和颜色，主要在明亮的环境中起作用;而视杆细胞则负责感受弱光的刺激，它對光线的强弱变化十分敏感，但对颜色就没有那么强的辨别能力了。我们在观测暗淡星云时，眼睛会调动对弱光敏感而对颜色不太敏感的视杆细胞，所以我们看到的星云大多都是灰蒙蒙的。

那照片中的星云为什么五颜六色呢？这就要说说人眼中专门负责感知色彩的视锥细胞了！我们知道，光有三原色，分别是红色、绿色和蓝色。这三种颜色通过一定比例的混合，可以产生我们所能看到的所有颜色。人眼中的视锥细胞也有三种，分别与红、绿、蓝三种颜色的光对应。

当人眼受到光线的刺激后，三种视锥细胞会分别将各种颜色的信息传递给大脑，大脑再经过综合处理，形成我们所看到的不同颜色的物体。我们日常所使用的彩色电视机和彩色照相机，也都是利用这个原理生成彩色图像的。以彩色照相机为例，它不是直接记录所有颜色，而是模仿人眼对色彩的感知，设计了一个名叫“拜耳阵列”的传感器，上面有用于记录红色、绿色和蓝色信息的小格子。这些格子在记录物体的三种色彩信息后，可将信息传输给系统，系统会自动通过一种特殊的插值计算把三种颜色综合起来，获得与我们用肉眼所见相似的图像颜色。

天文照片的颜色

天文学中也是利用类似的原理来拍摄星云照片的。但因为普通彩色相机在进行插值计算时，会损失一小部分的细节，这恰恰与十分追求图片细节的天文摄影背道而驰。机智的天文学家想出了一个特殊的方法：他们设计出四种专门的滤镜，一种用来接收所有可见光，剩下三种分别用于接收红、绿、蓝三种光。这四种滤镜分别为L（light）滤镜、R（Red）滤镜、G（Green）滤镜和B（Blue）滤镜。

在拍摄天体照片时，我们可以在四台黑白相机前分别放置这四种滤镜，然后同时记录下星云在各个波段发出的不同强度的光，最后再通过电脑把四张照片合成一张。这样把一台相机拆分成多台，虽然多了一些步骤，但却能让滤镜所接收的每道光都能被记录到图像上。利用LRGB滤镜拍摄出来的照片，是全可见光波段下的照片，所以又叫真彩照片或宽带照片。

不过，因为发射星云的主要发射线往往为氢原子的红色发射线，其真彩照片通常千篇一律，所以为了表示星云的元素分布，就需要人为给星云上色。例如，发射星云中主要是氢（H）、硫（S）和氧（O）这三种元素在辐射光波，因此在拍摄发射星云时，为了获得这三种元素在星云中的分布情况，天文学家们就需要使用HSO滤镜来拍摄。

但大家看下图HSO滤镜的透光率就会发现，氢元素和硫元素所发出的光波都在红色光的范围内。为了体现各种元素在星云结构中的细微差别，一般情况下，天文学家们会在后期分别用蓝色、绿色和红色表示氧、氢和硫元素所发出的不同的光，最终合成一张与肉眼所见颜色不同的照片。不仅如此，如果有天体发出的光波在红外线、紫外线等波段，后期科学家们也会给这些光波赋予红、绿、蓝三种颜色，以表示不同物质的差别。这种后期“人为上色”的照片就叫作伪彩色照片，这类照片通常会在说明中标注出每种颜色所代表的不同物质。

天文摄影所用的滤镜千变万化，不仅仅是LRGB和HSO两种组合，拍摄者可凭经验选择适当的滤镜进行组合，拍摄出最能体现天体结构细节的照片。我们可以说，天文摄影重新定义了颜色。以后，我们再观测深空天体时，再也不会埋怨天体“表里不一”了！