Как художники рисуют экзопланеты, которых никогда не видели?

По правде говоря, звездочеты еще не видели ни одну из планет, обнаруженных за пределами нашей Солнечной системы. Эти экзопланеты слишком тусклые, чтобы наши современные телескопы могли разглядеть их на фоне звезд. Вместо этого астрономы полагаются на непрямые методы подтверждения их существования. Тем не менее мы частенько используем изображения экзопланет (даже с подписями!), представленные космическими агентствами. На них далекие миры кажутся весьма реалистичными.

Естественно, это путает людей. Когда художница Линетт Кук из Сан-Франциско нарисовала особенно примечательное изображение только открытой планеты, прошедшей перед звездой HD 209458, для пресс-релиза NASA в 1999 году, она получила письмо по электронной почте с вопросом, какое ПО для обработки изображений она использует. «Многие люди не понимают, что это был рисунок», говорит она.

Когда астрономы делают прекрасное новое открытие, которое не разглядеть вот так вот просто, они обращаются к художникам вроде Кук, чтобы те воплотили его в жизнь. Убедительное изображение обладает силой превращать самые сложные данные в легкий для восприятия образ, но он также может ввести людей в заблуждение, ведь они подумают, что так все и есть на самом деле.

Хорошо понимая обе стороны медали, которую они носят, художники и астрономы, обдумывающие изображения астрономической экзотики, часто проводят много времени, решая, как лучше проиллюстрировать новые открытия. В случае экзопланет, они руководствуются несколькими ключевыми пунктами имеющейся информации и нехилой дозой догадок.

Ученые часто находят экзопланеты, изучая постоянные вариации цвета света звезды. Планета на орбите будет тягать звезду туда и сюда, как мощный фигурист хрупкую фигуристку, выступая на льду.

Если система расположится так, что звезда будет приближаться к нам и отдаляться от нас, свет будет колебаться между голубым и красным, по мере того как длина волны расширяется или сжимается вдоль линии визирования Земли.

Это колебание, которое ну совсем неинтересно выглядит на бумаге, содержит несколько важных битов информации. В таймингах колеблющегося света закодированы форма и расстояние до орбиты планеты от звезды, а следовательно, и данные о том, в каком состоянии на планете будет находиться вода, теплая ли планета и твердая ли.

Степень сдвига цвета указывает на массу и внешность планеты. Астрономы считают, что планета размером с Сатурн (95 земных масс) или Юпитер (318) почти наверняка будет газообразной. Планеты поменьше, от нескольких до десятков земных масс, будут варьироваться от каменных и ледяных до крупных с твердым ядром, окруженным плотным слоем газа.

Орбитальная дистанция также повлияет на цвет планеты, говорит астроном Джеффри Марси из Калифорнийского университета в Беркли; его команда обнаружила 145 из известных экзопланет.

Юпитер и Сатурн имеют буровато-оранжевые оттенки, потому что их атмосферы наполнены молекулами на углеродной основе, которые отражают свет таких цветов, говорит Марси; более горячая атмосфера испарила бы водяные облака и разбила бы эти молекулы на диоксид углерода и метан, которые рассеивают синий свет. В результате бы получился «темно-синий бильярдный шарик», говорит он.

Могут встречаться и менее знакомые цвета. В мае астрономы сообщили, что планета HD 149026 b поглощает так много света, что должна быть практически черной.

Современные инструменты имеют слишком малое разрешение, чтобы обнаружить много деталей на паре снимков, включая луны, кольца и вулканическую активности. Кук советуется с астрономами, принимая решение о том, как или где изображать такие дополнения.

Роберт Херт, визуализационный ученый, как он себя называет, для космического телескопа Спитцер, говорит, что он повышает реализм своих изображений далеких газовых планет, сравнивая размер и форму их облаков с уже известными по гигантам Солнечной системы.

Марси говорит, что художники, с которыми он работает (включая Кук) обычно делают два наброска изображения, прежде чем создать окончательное. Конечно, не всегда последнее слово по иллюстрации остается за ним. Когда его команда нашла первую похожую на Сатурн экзопланету, например, NASA заказало изображение красноватого газового гиганта, покрытого белыми облаками.

«Увидев ее, я поежился, — говорит он. — Показалось, что планета надела пушистую пижаму. Но вы мало что можете сделать, когда NASA говорит, что хочет вот эту вот картинку. Их не остановить».

Некоторые наблюдатели говорят, что акцент на реализме может быть в корне неверным. «Моя проблема с обилием прекрасного материала, который делают художники, в том, что мы не вмешиваемся в процесс принятия решений, — говорит Феличе Франкель, старший научный сотрудник и научный фотограф Гарвардского университета. — Чем более реальным что-то выглядит, тем больше вы принимаете это как факт».

Для Франкель назвать изображение просто взглядом художника недостаточно, потому что оно оставляет неизгладимое впечатление. Она настаивает на том, чтобы показывать зрителям множество возможных интерпретаций — что пытались делать Марси и Кук — или делать изображение менее реалистичным и более интерактивным».

«Я представляю, например, что вы видите картинку в Интернете и с помощью курсора можете словно пройти по представлению художника и увидеть, как он обрабатывал информацию, — говорит она. — Почему нельзя сказать правду в этот момент, что это должно выглядеть так, но мы не уверены в этом, в этом и в том».

Впрочем, никто не спорит, что подробные изображения могут нести риск введения в заблуждение. Но для имиджмейкеров, которым поручено доносить открытия агентств до публики, выгоды перевешивают риск.

«Прекрасно иметь картинки, если они порождают разумную дискуссию, — говорит Марси. — Картинки позволяют людям воображать, когда другие способы пробудить воображение несколько ограничены».

Чтобы увидеть настоящий снимок экзопланеты, говорит Марси, придется дождаться, пока NASA наскребет денег на запуск предложенного Terrestrial Planet Finder, который будет оснащен телескопом с инструментом по созданию искусственных затмений других звезд, позволяющих увидеть планету напрямую».

Ну а до тех пор проблему реализма или абстрактных изображений не разрешить так легко, говорит Херт. Он отмечает, что сама цель подсказывает ответ. «Если обычный наблюдатель видит изображение планеты художником в статье в USA Today и думает, мол, круто, мы наблюдаем планету, и возвращается к спортивной странице, это успех или нет?». По всей видимости, да. «Если бы изображение было схематическим или скучным, многие вообще не обратили бы внимание на эту статью».