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As imagens do Telescópio Espacial James Webb não são falsas. Eles são ciência – Quartzo

O Telescópio Espacial James Webb forneceu imagens impressionantes do universo. Mas o que estamos olhando, exatamente?

Pode ser óbvio, mas não são fotografias. São visualizações de dados! E esses dados são o impacto dos fótons, a energia da luz, em circuitos muito sensíveis a milhões de quilômetros de nós. Os vários sensores do Telescópio Webb medem essa energia e enviam esses dados de volta à Terra, onde podem ser transformados em algo que os olhos humanos podem ver.

Esse processo de renderização pode fazer com que as pessoas suspeitem dessas imagens, que não estamos vendo o que realmente está lá, mas algo artificial ou manipulado. A verdade é mais interessante: como qualquer conjunto de dados, as medições de luz no universo podem ser manipuladas. Mas os cientistas têm padrões e técnicas para garantir que suas visualizações transmitam informações úteis sobre o mundo, assim como os economistas que tentam identificar o aumento da inflação.

Transformando dados do Telescópio Espacial James Webb em gráficos

Para os cientistas, muitos dos dados interessantes estarão em planilhas ou em espectrógrafos, gráficos que mostram a presença de elementos específicos com base na frequência da luz refletida, absorvida ou emitida por um objeto no espaço. Jonathan McDowell, astrônomo do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, comparar visualizações desde fotos da cena do crime e espectrogramas até análise de DNA – um fornece o layout do terreno, mas o outro oferece muito mais detalhes.

Uma das primeiras cinco imagens que vimos era na verdade um espectrógrafo da atmosfera de um planeta a 1.150 anos-luz da Terra. O novo telescópio foi capaz de detectar a assinatura química da água:

PANELA

Isso é o que vai impulsionar a ciência: medições precisas de coisas distantes. Pensando nisso por meio momento, é uma loucura que possamos dizer com certeza que existe vapor de água em um planeta tão distante. A maior parte do impacto científico de Webb virá dessas análises.

E se isso é o importante, por que ficamos sem palavras com imagens como essas?

Imagens do Telescópio Espacial James Webb são visualizações de dados

É um poderoso método de comunicação, explica Rob Simmon, especialista em visualização de dados da empresa de sensoriamento remoto Planet e anteriormente da NASA. Enquanto seu trabalho aponta os sensores espaciais para a Terra, ele enfrenta os mesmos desafios que os astrônomos em busca de alvos mais distantes.

“Essa transformação de números em visual, principalmente um visual que tenha impacto imediato, é muito importante”, diz. “Mesmo outros astrônomos fora de uma disciplina específica precisarão desse tipo de ponte.”

Por um lado, as imagens têm valor científico. A imagem de “campo profundo” do JWST acima pode parecer um mundo de estrelas, mas o contexto principal é que trinta anos atrás, pensávamos que não havia nada lá. Então, em 1995, o diretor do Telescópio Espacial Hubble usou seu tempo discricionário para observar o que foi registrado como um ponto em branco no céu. A imagem resultante mostrou milhares de galáxias em várias idades, mudando definitivamente a ideia de um universo imutável. Agora, o JWST confirmou isso e muito mais, olhando ainda mais longe.

E em um comprimento de onda diferente. Os sensores do Hubble foram projetados principalmente para observar o espectro visual da luz: as frequências que o olho humano pode ver. No entanto, o JWST também captura luz infravermelha que os olhos humanos não podem detectar. Isso é importante para os astrônomos porque o universo está se expandindo, o que faz com que a luz de objetos mais distantes mude para um comprimento de onda mais longo ou “mais vermelho”. O JWST pode ver alguns dos objetos mais antigos do universo porque pode detectar essa luz “desviada para o vermelho”.

Tornar a luz invisível visível

Para transformá-los em algo que possamos ver, os cientistas devem escolher como representar cada frequência que os humanos não podem ver, mas confiar nas mesmas propriedades físicas com as quais os humanos estão familiarizados.

“As cores infravermelhas são tão reais quanto as cores visíveis; o que fazemos com o Webb não é inventar cores”, disse Klaus Pontoppidan, pesquisador do JWST, na semana passada. “Sempre mantemos essa ordem: a cor azul significa um comprimento de onda mais curto, a cor vermelha significa um comprimento de onda mais longo… você pode pensar nisso como uma tradução de um idioma que você não entende. Se você tivesse olhos infravermelhos, isso é o que você poderia ver.”

Considere duas imagens de Webb. Este, baseado na câmera de infravermelho próximo do telescópio, mostra galáxias e estrelas nunca antes vistas nas Nebulosas Carina:

PANELA

Essa mesma parte do céu também foi fotografada com a câmera de infravermelho médio do telescópio, que captura melhor as nuvens de poeira espacial. Aqui está uma imagem enfatizando os dados desse instrumento:

Nenhuma dessas visualizações é “errada” ou “falsa”. O que os torna diferentes é o que seus criadores tentam comunicar. Em um dia claro, posso ver a ponte Golden Gate da minha janela, mas muitas vezes está obscurecida pela neblina. Se você tivesse a câmera infravermelha certa, poderia olhar através do nevoeiro e produzir imagens semelhantes, tanto do nevoeiro quanto da ponte atrás dele. Essas opções são ainda mais importantes ao tirar fotos de algo a anos-luz de distância em vez de quilômetros; há mais no meio.

Para os cientistas, é o mais útil para ampliar sua compreensão. Eles agem como designers, tentando comunicar descobertas específicas ao seu público.

A maneira responsável de comunicar dados científicos

“Minha regra geral é tentar fazer coisas que sejam globais para uma imagem”, diz Simmon, para evitar apresentar uma imagem enganosa alterando seletivamente uma pequena parte. Isso significa consistência nas escolhas de cores. Mas pode ficar mais difícil, por exemplo, ao tentar representar o ambiente 3D do espaço em uma imagem 2D: os astrônomos tomarão decisões sobre o que está em primeiro plano ou fundo de uma imagem.

Os debates sobre a veracidade das imagens científicas não são novos: Simmon ressalta que os cartógrafos são os espectadores originais do sensoriamento remoto. Antes da tecnologia digital, a química usada para fazer filmes apresentava opções semelhantes aos fotógrafos. Uma marca pode ter vermelhos mais brilhantes, outra pode ter mais detalhes nas sombras. É o que muitos filtros do Instagram tentam simular.

De fato, durante a exploração do oeste americano, quando pintores e eventualmente fotógrafos tentaram capturar as paisagens sobrenaturais do Grand Canyon, surgiram questões semelhantes sobre a veracidade. Thomas Moran era um pintor que trabalhava para revistas populares, suas imagens impressionantes inspiraram o movimento dos Parques Nacionais.

O Grand Canyon do Yellowstone por Thomas Moran

William Henry Holmes, por outro lado, era um geólogo focado em registrar cientificamente o que via. Moran ganhou mais fama, mas Holmes ganhou o respeito dos cientistas.

Uma renderização de William Henry Holmes da história terciária do distrito do Grand Canyon de 1882 do USGS

A historiadora de arte Elizabeth Kessler argumenta que a linguagem visual das imagens dos telescópios espaciais pode ser atribuída à arte da paisagem desta época. Vale a pena mencionar que, embora imagens gloriosas do espaço profundo não levem a assentamentos na fronteira espacial (até inventarmos alguma forma de viagem mais rápida que a luz), elas desempenham um papel de propaganda ao promover os resultados dos gastos do governo em um público mais amplo . público que pode não estar interessado em análise espectroscópica, mas gostaria de ter uma noção de seu lugar no universo.

E enquanto navega na linha entre descrever algo literalmente e como isso faz você se sentir pode ser uma área cinzenta, as imagens do JWST são uma reminiscência do que o autor Wallace Stegner escreveu sobre Holmes: “Pelo menos uma vez, quando não havia razão para melhorar a natureza porque a natureza era superlativo, uma vez quando a geologia pura era arte, ele fez fotos como ninguém fez desde… arte sem falsificação.”



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