星云的照片真美呀！这些色彩是真实的吗？

大家经常能在网上看到漂亮的星云照片，我们也经常会推送这种照片。有人不禁会问，照片上这么丰富而美丽的颜色，是真实的吗？

图1. 哈勃空间望远镜拍摄的猎户座大星云核心区照片  

（图片来源：NASA，ESA，Hubble Legacy Archive；后期处理：Francisco Javier Pobes Serrano）  

我们知道，光学三原色为RGB（红绿蓝），它们通过不同比例混合，就能呈现出我们看到的各种颜色。那么，数码相机如何拍摄彩色照片呢？相机的图像传感器其实只能感受到光信号的强弱，所以如果不经过特殊处理的话，拍到的照片应该是黑白的。但是，在传感器前加入RGB滤镜（拜耳滤镜），传感器就知道红、绿、蓝三种光线的强度分别是多少了，再通过算法将这些信息混合，就得到了彩色照片。  

天文摄影，如果直接使用彩色相机进行拍摄的话，得到的天体颜色，当然是真实的，这样的照片也叫真彩色照片。只不过，这些颜色信息特别暗弱，只能通过长时间曝光拍照呈现。如果肉眼直接通过望远镜观测一些暗弱的天体，基本上是不可能看到颜色的。  

好一些的天文相机，以及科研级的天文相机，都是黑白的，要想拍摄彩色照片，需要在传感器前轮流使用特制的RGB滤光片分别拍摄不同颜色通道的照片，后期在电脑上进行复杂的处理，才能得到彩色照片。  

还有一种彩色照片，叫做伪彩色照片。伪彩色照片是怎么来的？一开始是出于科研目的，有时候科学家对天体的真彩色不感兴趣，更关注某些元素发射的特定波段的发射线强弱，比如SII、Hα、OIII这些波段，于是他们使用对应波段的滤光片拍摄天体的照片。拍完以后的素材，除了用来科研以外，是不是也可以弄漂亮一点用于对公众展示呢？于是，有人把这些波段的照片，分别作为R、G、B的颜色通道混合在一起，这样得到的彩色照片，就叫伪彩色照片。照片的颜色不是真实的，不同颜色体现的是对应波段发射线的强弱。不过，这样的照片意外的好看，所以很多天文爱好者也开始拍摄这样的照片。这种照片最开始是哈勃空间望远镜的团队搞出来的，所以这样的伪彩色又有一个俗称叫“哈勃色”。  

图2. IC1795鱼头星云  

（图片来源：北京天文馆2019天文摄影师大赛；作者：付峥）  

随着后期处理理念的进步和技术的发展，现在真彩色和伪彩色也有一定程度融合的趋势。比如，某个星系的照片，总体上是真彩色的，但为了体现星系旋臂上的发射星云，一定比例混入了Hα通道的数据（这个通道下发射星云的表现力最好）。又比如，为了体现一个天体的复杂，有时会把可见光信号、红外信号甚至射电信号混合在同一张图上，这样的图就既是真彩色，又是伪彩色的了。  

图3. 开满小红花的宇宙岛

（图片来源：北京天文馆2020天文摄影师大赛；作者：廖睿）

比如，图1的照片，作者没有详细说明数据来源的波段和后期处理的方法，不过看起来应该是真彩色的。图2是典型的哈勃色星云照片。而图3这张旋涡星系M33的照片，是一张典型的真彩色混合Hα通道信号的照片，Hα信号主要为了体现旋臂上小红花状的发射星云。

即便是最简单的RGB真彩色照片，也会因为白平衡的设置，或者后期处理的风格问题，导致同一个天体，不同人拍出来颜色会有一些 差别。

所以，我们欣赏一张美丽的天文照片时，不用过于纠结它的颜色是否真实了。我们更需要知道，不同的颜色，代表了不同波段信号的强弱，以及后期处理者的个人风格。