7月12日、ウェッブ宇宙望遠鏡が初めて撮影したフルカラー画像には、無数の星雲、銀河、そしてガス状の太陽系外惑星が、かつてないほど鮮明に映し出されました。しかし、ウェッブ望遠鏡が収集するのは人間の目には見えない赤外線と近赤外線だけです。では、これらの美しい色彩は一体どこから来ているのでしょうか？
ウェッブチームの画像開発者は、望遠鏡の赤外線画像データを、これまでで最も鮮明な宇宙の光景へと変換する任務を負っています。彼らは、様々な赤外線波長を可視スペクトル上の色、おなじみの赤、青、黄色などに割り当てるのです。ウェッブチームによる処理済み画像は、望遠鏡が実際に捉えた画像そのものではありませんが、決して不正確というわけではありません。
「私が人々の考えを変えようとしてきたのは、『もし宇宙船に乗ってそこに飛んで行ってこれを見たら、こんな感じに見えるだろうか？』という考えにとらわれないようにすることです」と、宇宙望遠鏡科学研究所のシニアデータ画像開発者、ジョー・デパスクアーレ氏はギズモードとの電話インタビューで語った。「生物学者に、細胞サイズまで縮小してコロナウイルスを観察できるかどうか尋ねる人はいないでしょう。」
ウェッブ望遠鏡の最初のテスト画像は、鏡の配置を確認するのに役立ち、大マゼラン雲のオレンジがかった画像を撮影しました。これらの初期のスナップショットは、代表的なカラー画像ではありませんでした。1枚は単色フィルターを使用しており（画像はグレースケール）、もう1枚は赤外線を赤から黄色の可視光線の帯に変換しただけで、チームは雲の特定の特徴を捉えることができました。しかし、望遠鏡が稼働を開始した現在、公開される画像は、この車輪銀河の最近のポートレートのように、鮮やかな色彩に満ちています。
天文学は可視スペクトルの外で行われることが多い。宇宙で最も興味深い天体の多くは、紫外線、X線、さらには電波（光子の波長によって光がどのカテゴリーに分類されるかが決まる）で明るく輝いているからだ。ウェッブ望遠鏡は、赤色可視光よりも波長が長く、マイクロ波よりも波長が短い赤外線を観測するように設計されています。
赤外線は宇宙の厚いガスや塵の雲を透過することができ、研究者たちはこれまで隠されていた宇宙の秘密を解明することができます。科学者にとって特に興味深いのは、初期宇宙からの光が宇宙の膨張に伴って引き伸ばされてきたことです。つまり、かつては紫外線や可視光だったものが、今では赤外線（いわゆる「赤方偏移」光）になっている可能性があるのです。
「これらは、私たちの視覚の能力を拡張し、私たちの目が感知できない光を捉え、目だけで見えるかもしれない物体を解像するために設計された機器です」とデパスクアーレ氏は述べた。「私は、データに本来備わっている細部、色彩の豊かさ、そして複雑さを最大限に引き出し、実際には何も変えずに済むように努めています。」
ウェッブの生画像は膨大なデータ量を抱えているため、可視光に変換する前に縮小する必要があります。また、宇宙線や望遠鏡の検出器に当たる明るい星からの反射といったアーティファクトを除去する必要もあります。処理前のウェッブ画像を見ると、白い点が点在する黒い長方形のように見えます。
「『カラー化』や『擬似色』という言葉には、カラー画像を作るために恣意的に色を選択するプロセスが進行しているという含意があると思います」とデパスクアーレ氏は述べた。「私たちの仕事には、光を真のカラー画像に写し出す作業、つまり人間の目が感知できない波長域で変換するという作業が含まれるため、『代表色』という言葉が最も好まれます。」
より長い赤外線波長にはより赤い色が割り当てられ、最も短い赤外線波長にはより青い色が割り当てられます。（可視スペクトルの中で、青色と紫色の光は最も短い波長を持ち、赤色は最も長い波長を持ちます。）このプロセスは色順序付けと呼ばれ、画像に映し出された光のスペクトル全体を捉えるために必要な数の色にスペクトルが分割されます。
「機器には特定の波長の光を集めるフィルターが付いていて、それを（可視）スペクトル上で最も近いと思われる色に適用します」と、宇宙望遠鏡科学研究所の科学映像開発者、アリッサ・ペイガン氏はギズモードとの電話インタビューで語った。
色の順序は、画像化される元素によっても異なります。可視光線の狭帯域波長域（酸素、イオン化水素、硫黄）を扱う場合、パガン氏によると、後者2つはどちらも赤色で発光します。そのため、観察者により多くの情報を提供するために、水素は緑色の可視光にシフトされる可能性があります。
「これは芸術と科学のバランスです。なぜなら、科学と特徴を紹介したいのですが、時にはその2つが必ずしもうまく機能しないからです」とパガン氏は付け加えた。
ウェッブ氏による最初の代表的なカラー画像は、望遠鏡がフランス領ギアナのESA宇宙港から打ち上げられてから6ヶ月以上経った7月12日に公開されました。そこからウェッブ氏は約100万マイル（約160万キロメートル）を移動し、L2地点に到達しました。L2地点は、重力の影響により宇宙船が燃料をあまり消費せずにその場に留まることができる宇宙空間の地点です。
望遠鏡はL2に向かう途中で自動的に展開されたため、到着後すぐにミッション科学者たちは100億ドル規模の観測所の鏡の調整と機器の試運転に着手することができました。望遠鏡には4つの機器が搭載されています。近赤外線カメラ（NIRCam）、近赤外線分光器、中赤外線装置（MIRI）、そしてターゲットを正確に捉え、太陽系外惑星の大気の特性を明らかにするための精密誘導センサーとスリットレス分光器です。
一部の銀河や星雲に含まれる大量の塵はNIRCamに透過するため、NIRCamはより短い波長で明るい星を捉えることができます。一方、MIRIは、惑星へと変化していく物質の円盤や、星の光によって温められた塵を観測することができます。
望遠鏡による画像が組み立てられるとき、画像プロセッサは機器の科学者と連携して、特定の物体のどの特徴を画像で強調表示するかを決定します。たとえば、高温のガスか、それとも冷たく塵の尾かなどです。
ウェッブ氏がステファンの五つ子（5つの銀河の集合体）を撮影した際、MIRIとNIRCamの両方で撮影した1,000枚の画像を組み合わせた1億5000万画素の画像が完成した。MIRIのみで撮影した画像では、高温の塵が画像を支配している。MIRIの画像の背景には、遠方の銀河が様々な色で輝いている。デパスクアーレ氏によると、チームはこれを「スキットルズ」と呼んでいるという。
デパスクアーレ氏とパガン氏は、最終的に私たちが目にすることになる、色彩豊かで宇宙的な意味を持つウェッブ画像の制作に貢献しました。カリーナ星雲の断崖を一望するショットでは、異なるフィルターを用いて電離した青いガスと赤い塵を捉えました。星雲画像を初めて撮影した際には、ガスが塵の構造を覆い隠していたため、科学者たちは画像処理チームに「ガスのトーンを少し落とす」ように依頼したとパガン氏は語ります。
ウェッブの六角形の鏡で光を集めることは、遠く離れた宇宙を観測する上で、戦いの半分に過ぎません。そこに存在するものを解釈するのは、全く別の難題です。
