Преди 15 години Тим Пайл е правил анимацията на космически кораби за "Нашественикът Зим" по Nickelodeon. В наши дни той илюстрира екзопланети, кръжащи около звезди в Млечния път.
Тази седмица Пайл видя с очите си от офиса, който споделя с Робърт Хърт в кампуса на Калифорнийския технологичен институт в Пасадина, как Интернет избухна заради най-новите им рисунки.
В сряда НАСА съобщи, че са открили седем подобни като размери на Земята планети около звезда, наречена TRAPPIST-1, на близо 40 светлинни години разстояние. Орбитата на някои от тях е в обитаемата зона, където би могла да съществува течна вода. Пайл и Хърт осигуриха илюстрациите, които да бъдат публикувани с новината, художествено представяне на непознати светове, които се проявяват в данните само като незначителни проблясъци.
"Невероятно удовлетворение е да виждаме, че толкова много хора реагираха по същия начин, както реагирахме с Робърт, когато за първи път чухме тази вест," споделя Пайл. "В смисъл, седем планети с размерите на Земята, не е ли изключително?"
Откриването на планетите е сред най-мащабните задачи за Пайл и Хърт, които работят заедно в Центъра за инфрачервена обработка и анализ на Калифорнийския технологичен институт от 12 години. Двамата са осигурявали илюстрации на много екзопланети, като Kepler-62f, Kepler-186f и Kepler-452b, наречени на открилия ги космически телескоп, и други космически пейзажи. Преди Пайл да започне работа в Калифорнийския технологичен институт, той е работил по анимационни шоута, включително "Джими Неутрон" и "Спондж Боб Квадратни Гащи", и е правил визуални ефекти за филми като X-Men.
Хърт е любител на изкуството и астроном, присъединил се към Центъра за инфрачервена обработка и анализ (IPAC), за да преглежда небето за звезди и галактики, преди да комбинира интересите си в една работа. "Ние сме като ин и ян," споделя Хърт. "Учен със силен интерес към изкуството и художник със силен интерес към науката."
Процесът им на работа включва почти постоянни дискусии между художниците и астрономите, направили откритието, които работят в университета в Лиеж, Масачузетския технологичен институт и други институции. Астрономите дават на Пайл и Хърт цялата информация, която имат за седемте екзопланети на TRAPPIST-1: предполагаемите им размери, времето, което им отнема извършването на една пълна обиколка около звездата, и гравитационните им взаимодействия една с друга, които дават някакъв ориентир за масата им. Заедно те подготвят това, което Хърт нарича "правдоподобни модели" за вида на тези извънземни светове. За целта те използват готов софтуер, като LightWave 3D, Adobe After Effects и Photoshop.
Рисуват невидимото на базата на видими неща
Жаргонът, който астрономите използват, за да описват обекти, които не можем да виждаме, произлиза от това, което можем да виждаме: нещата в нашата Слънчева система. Моделът на TRAPPIST-1b, най-вътрешната планета, е правен по образец на Ио, луната на Юпитер. И двата космически обекта обикалят на близка орбита около звездата или планетата си, и са подложени на силна радиация, която превръща повърхността им в оранжев, вулканичен терен, изобилстващ от лава.
Ио и планета B са със синхронно въртене (като останалите планети на TRAPPIST-1), което означава, че едната страна постоянно е обърната към централния обект. Планетата C, следваща по ред, е предпазена от най-тежката горещина на звездата, но има достатъчно маса. Тя представлява блед, скалист свят. Планетата D е двоен агент, достатъчно далеч в обитаемата зона, за да е потенциално способна да съдържа вода на тъмната си страна, но недостатъчно, за да я поддържа на дневната й страна.
Хърт е загатнал за потенциалното наличие на вода, като е добавил малко тюркоазени нюанси по терминатора на планета D, на границата между светлината от звездата и мрака, където температурите биха могли да са подходящи.
Планетите E и F изглежда не са толкова плътни като останалите, така че във визуализацията те стават водни светове като Земята, с виещо се синьо и бяло, защото водата не е толкова плътна като скалите. Астрономите не знаят всъщност дали някоя от планетите ще има атмосфера, но планета G, като най-голямата в системата, изглежда най-вероятно да притежава такава. Тя е моделирана на база Нептун, с добавено известно количество облаци.
Хърт е избрал зелен цвят за планета G, за да се избегнат сравнения с газовите гиганти в нашата собствена слънчева система. Учените знаят най-малко за планета H, последната, която са успели да открият. Всякакъв обект, който е далеч от звездата си, би бил изключително студен, така че планета H изглежда като ледена топка.
Ако цветовете в системата изглеждат твърде ярки или богати за огромното космическо пространство, замислете се за Плутон. Планетата-джудже много дълго се считаше за едноцветна топка от лед и скали, докато сондата "Нови хоризонти" не разкри преди две години, че въобще не е така.
Важно е да се отбележи колко малко реално са имали като информация астрономите и художниците, за да подготвят тези изображения. Астрономите откриват седемте екзопланети с космическия телескоп "Спицър" на НАСА, инфрачервена космическа обсерватороия, обикаляща на 568 км над повърхността на Земята. Телескопът отчита намаляването на инфрачервената светлина, докато планетите преминават пред TRAPPIST-1. Тези спадове осигуряват на астрономите цялата информация, която могат да получат в момента: размери, разстояние от звездата, период на орбита, донякъде маса. Ето как изглеждат данните:
Виждате ли тези малки паузи? Това са планетите. Това е буквално всичко, с което разполагат учените.
Съответно е имало доста експерименти. Някои от първите опити за дизайн са отивали твърде далеч. "При дизайна на визуализацията на всяка планета, създаваме ‘първа версия', изпращаме я на учените, получаваме коментар за нещата, за които може би сме си позволили по-голяма творческа свобода, и учените ни помагат да насочим първите версии към това, което според тях биха включвали моделите," коментира Пайл.
Астрономите обаче също правят някои отстъпки в името на изкуството. Художниците намаляват количеството на облачното покритие, което според учените е било при някои планети, за да разкрият повече характеристики на повърхността на космическите обекти.
Астрономите в началото искат TRAPPIST-1 да изглежда точно както подсказва името му. Червени джуджета, малки и студени звезди, основната енергия от които е инфрачервена, извън видимия спектър на светлината. Хърт ги убеждава да преосмислят това, като изтъква, че хората не могат да виждат този тип червено. "Астрономите мислят в контекста на това, което откриват инструментите им," казва Хърт. "Така че от научна и инструментална гледна точка това е невероятно червена звезда, но по-голямата част от това червено е светлина - извън диапазона, която очите ни могат да виждат. Това ни дава известна художествена свобода да променим цвета на звездата от дълбоко червено към нещо, повече приличащо на цвета, който бихте свързали с много слаба електрическа крушка."
В рамките на процеса на визуализация, Хърт и Пайл се опитват да поддържат границата между подобие на Земята и нещо различно. Екзопланета, която твърде напомня Земята, създава на хората погрешна представа какво са открили астрономите. Планетите на TRAPPIST-1 са приблизително с размерите на Земята, но сходствата вероятно спират дотам. Тяхната работа е била да предадат възможността за съществуване, а не сигурното наличие, на течна вода. Дори нотка на тъмнозелено би могла по недоглеждане да загатне за наличие на растителност.
Понякога просто се налага да се придава извънземен вид на нещата. Да вземем например визията за потенциална гледка от повърхността на планета F.
Пайл казва, че ранните му дизайни са включвали айсберги, които изглеждат твърде земни, така че той добавя повече остри ръбове. "Искахме да създадем усещане, когато гледате това изображение, че се намирате на друга планета, не просто в Арктика," коментира той.
Хърт се е опитва да си представи ориентацията на тези космически топчета, като използва реални стъклени топчета. Вляво на илюстрацията виждате постановъчна сцена от килима на хола му, а вдясно корицата на сп. Nature, където откритията на учените бяха публикувани тази седмица.
Системата TRAPPIST-1 по космически стандарти е само на няколко преки от Земята. С настоящите технологии обаче не можем да получим реален образ на звездата и нейните планети. И надали въпреки туристическите екзопланетни постери на НАСА, хората някога ще отидат там. Поне не и хората, които са сега на Земята. Ще са нужни поне четири десетилетия на пътуване със скоростта на светлината, за да се стигне до TRAPPIST-1. Засега най-добрата ни гледка оттам са тези илюстрации.
