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Kosmischer Zauber: Wie das Weltall bunt wird

Foto: ESO

Farbiges Universum Dunkle Wahrheit hinter bunten Bildern

Funkelnde Galaxien, grelle Spiralnebel - Fotos zeigen das Weltall als bunte Welt. In Wahrheit ist es jedoch stockfinster. Was steckt hinter dem Farbenzauber, den Astronomen als Abbild der Wirklichkeit verkaufen?

Hamburg - Ein riesiges blaues Auge, umhüllt von einer orangenen Wolke. So zeigen Bilder den Helixnebel (NGC 7293), einen sterbenden Stern, der von Gas und Plasma umgeben ist. Eine besonders eindrucksvolle Abbildung hängt derzeit in der Ausstellung "Faszinierendes Universum - der Kosmos durch die Augen der Europäischen Südsternwarte" in Hamburg - neben 50 weiteren farbenfrohen Bildern aus dem All.

Doch schaut man nachts in den Himmel, ist von bunten Sternen oder farbenfrohen Galaxien nichts zu sehen. Das Weltall verschluckt das Leuchten der Sterne wie die Strahlen einer in den Himmel gerichteten Taschenlampe. Astronomen brauchen daher ein paar Tricks, um die schwachen Lichtstrahlen von fernen Objekten einzufangen.

"Tatsächlich steckt ein winziger Anteil Kunst in den Bildern", gibt Lars Lindberg Christensen zu, Sprecher der Europäischen Südsternwarte (Eso) und einer von etwa zwölf professionellen Astronomie-Bildbearbeitern weltweit. Dennoch folge die Bildbearbeitung klaren wissenschaftlichen Prinzipien. "Auch für die Forschung können die Bilder hilfreich sein", ergänzt Astronom Oliver Krause vom Max-Planck-Institut für Astronomie.

Der erste große Unterschied zwischen Astronomie-Bildern und herkömmlichen Fotos ist die Belichtungszeit: Sogenannte CCD-Sensoren sammeln Lichtstrahlen über viele Minuten oder sogar Stunden ein und verraten Astronomen auf diese Weise, wie viel Licht ein Objekt an unterschiedlichen Stellen aussendet.

Wie mit der Digitalkamera

"Welche Farbe die Lichtwellen haben, wissen wir, weil Filter zum Einsatz kommen", erklärt Lindberg Christensen. Diese lassen nur Lichtwellen mit bestimmter Wellenlänge durch, etwa ausschließlich rotes, blaues oder grünes Licht. Werden die verschiedenfarbigen Aufnahmen und die Informationen über die Lichtintensität kombiniert, entsteht ein buntes Bild.

Eine Schwierigkeit ist der hohe Kontrast zwischen hell und dunkel im All, der dafür sorgt, dass einzelne Bildbereiche schwarz erscheinen. Das gleiche Problem erleben Fotografen, wenn sie gegen die Sonne fotografieren. Lindberg Christensen und seine Kollegen heben Bildkomponenten hervor, um Himmelskörper zur Geltung zu bringen: "Wir bestimmen etwa, welche Intensität Schwarz und welche Weiß entspricht." Zu helle und zu dunkle Bildbereiche fallen weg. Auch die Sättigung der Farben passen die Bildbearbeiter an - ähnlich wie auch ein Privatmann das überbelichtete Bild eines Sonnenuntergangs bearbeiten würde.

"Teleskope funktionieren im Prinzip wie Digitalkameras", erklärt Christensen. "Allerdings erfassen Teleskope eine so große Menge an Informationen, dass unser Auge oder Bildschirme die ganze Bandbreite nicht darstellen können." Neben sichtbarem Licht nehmen Teleskope auch Lichtwellen auf, die das menschliche Auge nicht sehen kann.

"Für unsere Bilder übersetzen wir die Daten aus dem unsichtbaren Bereich in das sichtbare Spektrum", erläutert Lindberg Christensen. Dafür gebe es Regeln: Kurzwelliges ultraviolettes Licht wird blau dargestellt, also in die kürzeste sichtbare Lichtwelle übersetzt. Langwelliges infrarotes Licht wird zu Rot und damit in die längste sichtbare Lichtwelle verwandelt.

"Mehr bearbeitet als nötig"

Vom Helixnebel etwa gibt es ganz unterschiedliche Bilder - je nachdem, welche Anteile seiner Strahlung dargestellt werden: Er erscheint in kaltem Blau oder in warmen Rottönen.

Soll ein Bild zusätzlich zu unsichtbaren Lichtwellen sichtbares Licht dokumentieren, verschieben sich dessen Farben: Weil etwa Blau schon von ultravioletten Wellenlängen besetzt ist, wird es als Grün dargestellt. Auch wenn Wellenlängen sehr nah beieinander liegen, greifen Astronomen ein: "Sind sich zwei Rottöne so ähnlich, dass das menschliche Auge den Unterschied nicht erfassen kann, machen wir den Farbabstand größer", erklärt Lindberg Christensen.

Von Manipulation will er nicht sprechen; Ästhetik spiele bei der Bildbearbeitung aber schon eine Rolle: "Wenn wir nicht gerade etwas ganz Spezielles zeigen wollen, haben wir die Freiheit, die Bildbereiche mit dem besten Kontrast und den schönsten Farben auszuwählen", sagt der Astronom. Je mehr Farben ein Bild aufgreife, desto intensiver kitzle es den Sehsinn.

Für die Forschung verwenden Wissenschaftler die farbigen Impressionen nur selten, sie arbeiten stattdessen mit Rohdaten. "Ab und zu unterschätzen Astronomen aber die Nützlichkeit der Farbbilder", sagt Lindberg Christensen. "Sie taugen durchaus als eine Art Landkarte, die verrät, welcher Teil eines Himmelskörpers auch für die Wissenschaft interessant sein könnte."

Astronom Krause ist ähnlicher Ansicht: "Die Bilder sind wichtig für den ersten Eindruck, weil wir manche Informationen über das Auge viel schneller erfassen können, als wenn wir uns die Daten anschauen." Experten läsen aus den Bildern etwa die Temperatur eines Himmelskörpers. "Für die Öffentlichkeit", sagt Krause, "werden die Bilder aber auch mal etwas mehr bearbeitet, als für die Wissenschaft nötig wäre."

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