全世界最貴的望遠鏡——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）終於發回了首張照片，準確地講，JWST團隊首批公布了五組太空圖片，畫面細節清晰，極其震撼，令人印象深刻。難怪有人說：這100億花得值！
韋伯望遠鏡拍攝船底座星雲局部
我們的宇宙真有這麼好看？答案要讓你失望了：太空並不是你想象的那麼多彩，銀河系里的星雲也沒這麼豪華靚麗，事實上它們看起來很暗淡，如果不是天文學（美術）家們挖空心思地修圖，恐怕絕大多數人都不會對它產生興趣。
你理解得沒錯，這些美麗的圖片是用電腦P出來的，為的就是吸引你的眼球。
實際上，上邊那張圖片合成之後是這樣的：
船底座星雲上色前的樣子
沒錯，它是一張黑白的圖片，包括NASA最早公開的韋伯測試圖，那星空的紅色也是用電腦添加上去，以表示這是一台紅外線望遠鏡拍攝的照片。
紅外線是什麼？紅外線是紅色的嗎？不，它是我們肉眼看不見的光線，人類的眼睛對波長大約380~750納米範圍內的光線敏感，這個頻段內的電磁波被稱為“可見光”，比這個範圍波長更長的被稱為紅外線。所有有溫度的物體都能發射紅外線，但它只能用儀器探測到。
人眼可見光的範圍很有限
新冠疫情期間，公共場所到處可見紅外測溫儀，它就是利用熱的物體發出紅外線波長的差異來測量溫度。
不同溫度的物體發出的紅外光
韋伯望遠鏡就是一台巨大的紅外線儀器，它測量的是宇宙中各種天體和氣體的溫度，更準確地說，科學家利用它來接收太空中所有物體發射紅外電磁波的波長。韋伯望遠鏡上圖像傳感器可以對波長在600~28500納米的紅外線成像，而625~750納米正是我們看到的紅色，因此NASA團隊將韋伯的測試圖片P成紅色並不算“亂來”。
三個太空望遠鏡接收不同頻譜的光
然而科學家耗費巨資製造望遠鏡並把它們送到天上，並不是用來看風景，而是希望用它來探索宇宙的秘密：宇宙是怎麼形成的？“大爆炸”是真的嗎？恆星和星系將如何演化？那裡都有些什麼元素？什麼地方有氧氣、水和生命？......所有這些問題都可以從光譜里找答案。
宇宙中的各種星球會發射光，星雲、星際間物質會吸收光，由於不同的原子和分子擁有不同的發射和吸收譜線，我們就可以通過這些譜線來判斷遙遠太空中究竟有些什麼東西。
太空望遠鏡通過光譜探索物質組成
此前美國已經先後發射了哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡，哈勃覆蓋了從紫外線到一部分近紅外的頻段，斯皮策是一台中遠紅外望遠鏡，韋伯則填補了哈勃與斯皮策在紅外區域的空缺。有朋友說韋伯是哈勃的“接替者”，其實這是一種誤解。
紅外線能穿透黑色塑料袋
因為波長更長，紅外線可以穿過星際間稠密的分子雲和塵埃，因此韋伯能看見哈勃望遠鏡看不見的星星，並且在對更遙遠的宇宙拍攝時，韋伯的圖像更清晰。
韋伯望遠鏡拍攝的是紅外圖像，從其圖像傳感器發出來的數據並沒有人眼可見的“顏色”。光線從遙遠天體出發，經過億萬公里的跋涉到達韋伯望遠鏡，在裡邊經過複雜的傳輸，穿過濾光片和快門，最終在傳感器上形成圖像。
韋伯望遠鏡里有複雜的濾光系統
與哈勃望遠鏡類似，韋伯望遠鏡里也有一組濾光器，每一塊濾光片只允許規定波長的光穿過，其它波長的光子全部被攔截，這樣在傳感器上只會顯示這規定波長光子的信息。
韋伯在銀河系中心收集到不同恆星的光譜
如此一來，當太空望遠鏡“凝視”宇宙中的一個星球時，它得到的並不是這個星球的彩色圖像，而是一條條由“0”和“1”組成的譜線數據，這些數據揭示了星球組成的秘密，它才是科學家們最感興趣的東西。
科學家對光譜更感興趣
現在讓我們回到最初的問題，韋伯的彩色照片是怎麼得來的呢？
以南環星雲（NGC 3132）舉例，韋伯望遠鏡的近紅外相機（NIRCam）分別用F090W, F187N, F212N, F356W, F405N, F470N號濾光片對它進行了成像，這些圖像分別包含了星雲內部的不同光譜信息，但我們能看到的全是黑白圖片。
NASA技術人員在收到這一組照片後，分別對它們進行上色，其中F470N和F405N賦紅色，F356W黃色，F212N綠色，F187N青色，F090W藍色。然後再把這些染了顏色的圖片進行疊加，就P成了一張絢麗的星雲圖片：
南環星雲“偽彩色”圖像合成
請注意：韋伯望遠鏡的NIRCam是一部近紅外相機，它原本就不能表現其它顏色，所以你看到的南環星雲實際上是用幾張黑白圖片上色“偽造”的，這不是它本來的顏色。或者你可以說這是對其“超頻”之後的偽彩色。
南環星雲近紅外和中紅外偽彩色圖像
與南環星雲類似，韋伯團隊首批發布的照片單從色彩上看並不具備太多科學價值，天文學家對黑白的更感興趣。但是彩色圖片好看，壯觀，可以引起公眾的興趣，激發大家探索宇宙的熱情。這就算是達到了目的。
