暗物质|宇宙级“照骗”：科学家为什么要给黑白的天文照片上色加工？什么是暗物质？

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什么是暗物质？
暗物质并不可见，却占据了已知宇宙的四分之一（另四分之三是4%的可见星系和71%的暗能量）。我们观察不到暗物质是因为暗物质并不与电磁波谱发生作用。不过科学家相信暗物质是存在的，因为可见的物质之间的引力不足以形成星系和复杂的结构，而只有暗物质的引力才能让星系汇聚。
探索暗物质
虽然暗物质不可见，但是对它的探索自1933年以来未曾停止过。那一年，瑞士天文学家弗里茨兹威基（FritzZwicky）研究后发星系团时发现了暗物质存在的证据。
另一个重要工作由“暗物质之母”维拉·鲁宾（VeraRubin）所给出， 1960年代她在卡内基研究所工作，观测旋转星系时也发现了这种神秘力量。
2017年，苏黎世大学的天文学家在一台超级计算机上“创造”了一个宇宙，它包含了两万亿个颗粒，它们组成了250亿个虚拟的星系。
▼虚拟宇宙

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图片来源：JoachimStadel
这张图是这个虚拟宇宙的一部分，跨越了10亿光年。通过这张图，天文学家很好地展示了宇宙中的物质密集度。颜色越深，物质的密度越大。此外，黄色的斑点是天文学家特别标记出来的暗物质晕（darkmatterhalo）。这是物质的聚集区域。人们相信：
天文图片也要美图秀秀
很多天文学的图片都是黑白的，它们通过红外、紫外、X射线照相生成。这些不可见的光中也蕴含着许多信息，落在人眼中却只有亮暗的区别。另外，专业的电子感光元件也大多是单色的。但是，黑白的照片并不代表我们失去了信息。

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天体的辐射本就是全波段的，人们依旧可以根据记录的信息，为图片赋予颜色。通常，天文学界默认红色示意波长较长的波段，蓝色示意波长短的波段。这就是为什么我们看到的天文学图片大多是这样的：

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“创世之柱”的诞生
事实上，黑白的图片也给予了天文学家、艺术家更大的表达空间。
以下这张图片你可能很眼熟，它就是著名的“创生之柱” ，这是老鹰星云的一部分，在这里，新的恒星正在形成。它可以说是20世纪最著名的天文学图片之一了。
但如果你用自己的望远镜观察创生之柱，所见之景将大不相同。我们看到的外太空图片一般都经过了上色和加工，方能呈现出更多的重要细节。由于“创生之柱”的广泛流传，天文学家向公众呈现宇宙图片的方式或许也因此改变。

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“创生之柱”由一支天文学家团队于1995年利用哈勃太空望远镜制作而成。拍照仪器四台相机组成，每台照相机负责拍摄最终照片的四分之一，最后由天文学家进行数据校准合成。
但是我们无法同时分析哈勃望远镜所接受光线的所有颜色或波长。研究人员只能用滤波片将大部分光线过滤掉，每次只分析某种具有科学研究意义的波长。就这张“创生之柱”照片而言，研究人员感兴趣的是由特定处于激发态的氧、氢、硫原子释放的光线。

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通常来说，这种方法会生成一张黑白照片，此外只能分别呈现出氧原子释放的波长502纳米的光线、氢原子释放的657纳米光线、或者硫原子释放的673纳米的光线，分别表现为绿光和两种难以辨别的红光。如果一张照片仅由黑白红或黑白绿三色构成，显然难以吸引公众的兴趣。因此，研究人员将三张图片结合在一起，将氧原子释放的光线呈现为蓝色、氢原子呈现为绿色、硫原子为红色。

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亚利桑那大学天文学家、该图片的创作者之一保罗·斯科文（PaulScowen）指出：