NASA Space Artists förklara deras exoplanet-illustrationer

Vi är mitt i den första stora tiden för exoplanetutforskning. Under de senaste decennierna har antalet kända exosolära planeter bromsat från noll till tusentals. Men till skillnad från den nya Horizonsonden som tog de fantastiska nya bilderna av Pluto, kan de teleskop som hjälper oss att hitta dessa avlägsna världar inte fånga fullständiga porträtt. Så, när NASA vill visa världen vad det är på, måste byrået bli konstnärligt.

Omvänd gripit upp med astronomen Robert Hurt och animatören Tim Pyle, som tillsammans bildar visualiseringsgruppen på NASAs Spitzer Space Telescope Station, chattar om hur de skapar nudes av himmelska kroppar miljarder kilometer bort.

Vad gör exoplanetvisualiseringar så viktiga?

Robert Hurt: Vi vet bara en liten liten bit om dessa planeter. De blinkar i data. Kanske har vi bara temperaturberäkningar, eller diamantuppskattningar - vad vi inte vet fyller rum. Och vad vi vet kan sammanfattas med några punkter. Men om vi kan producera ett konstverk som helt överensstämmer med vad vi vet, tjänar det som en visuell genväg för människor som lockas till historien.

Tim Pyle: Om vi ​​hittar något som berättar för oss att det finns en riktigt het Jupiter, vars atmosfär blåses av av dess närliggande stjärna, är det en sak att skriva ner på en sida. Det är en annan sak att skapa en konstnärs koncept så att allmänheten kan visualisera den. Gilla, "Helig ko, det här är vad som händer!" Det gör det mer verkligt, mer visceralt.

Hur går du mellan vad vi vet - och du kommer definitivt i illustrationen - mot vad vi inte eller kanske har vi en mer allmän idé?

TP: Många av allmänheten är intresserade av exoplanet på grund av tanken på att vi kunde hitta livet utanför vårt solsystem. Allt som kan bidra till den idén, vi måste vara mycket försiktig med hur och när vi introducerar det. Om vi ​​ska lägga vatten i illustrationen måste vi vara säkra på att vetenskapen stöder att det kan finnas vatten: det är nära nog för stjärnan att vatten är närvarande, men det är inte fryst, så vi har nu flytande vatten på ytan. Vi skulle bara introducera det om vetenskapen skulle återställa det.

RH: Ett nyckelelement här är plausibility. Vad vi än presenterar - det val vi måste göra - det måste åtminstone vara vetenskapligt trovärdigt för vad kärnforskningen har angivit.

TP: Men bara för stora saker. Jag menar, om det kommer till små saker som hur många moln skulle det finnas, eller vilken form skulle de kunna vara? Det spelar ingen roll om någon eller annat sätt. Då har vi mycket mer konstnärlig licens för att bestämma hur det ser ut.

RH: I allmänhet börjar processen dock alltid och slutar verkligen med forskarens huvudforskare. Något av dessa projekt börjar med en diskussion med forskarna … Jag ska gå igenom papperet, den publicerade tidskriftsartikeln och läsa igenom och hitta saker som slår mig som kan vara av visuellt intresse för det vi gör. Sedan sätter vi sig och vi pratar med forskarna. Vi diskuterar möjligheterna att saker som de hanterar som de är mest bekväma med att betona ett givet resultat. Det jag tycker är att gå bort från det samtalet med en punktlista med två, tre, fyra, fem saker som vi har kommit överens om, ja det här är de goda sakerna att etablera sig i historien. Sedan kommer konstnären in i att producera en illustration som omfattar alla dessa bitar av information i kullistan. Och då är allt annat som vi inte vet, det är den del som blir fylld med konst.

Var skulle du säga att dina mest kreativa eller konstnärliga val spelar in?

TP:Det är i detalj där vi har mycket frihet. Till exempel var en av de markbundna planeterna Kepler 186f, vissa branta slag som vi hade byggt på hur stor det är och det kan ha flytande vatten? (Men det har nog inte lika mycket som jorden.) Så forskarna kom upp med en procentandel, vilket jag tror var kanske 25 procent av ytan var vatten och 75 procent var inte. Men vad det såg ut - är det ett jätte hav eller som sjöar? Hur delades de ut? Hur ser marktopografi ut? Eftersom vi inte har någon information om det finns det mycket frihet att få det att se ut som vi vill. Det var faktiskt typ av roliga, skulpterande sjöar och floder och saker på ytan.

Har du nu ökad information att arbeta med när astronomer upptäcker en ny planet?

RH: Det som verkligen hänt är att på grund av explosionen av kända exoplaneter och kända system och de varierande förhållandena har det varit mycket mer teoretiskt arbete som pågår och fortsätter att ge ett slags teoretiskt sammanhang för vilka förhållanden som skulle vara på dessa. Lag som arbetar med exoplanetfynd nu, precis av denna forsknings natur, har mycket mer information till förfogande än för 5 år sedan som det sannolikt kommer att vara en trovärdig modellmodell som beskriver - kommer det att få en atmosfär? Eller blir det rockigt? Vad skulle temperaturen sannolikt vara? Möjligheten att utsätta magma? Eller indikationer på saker som kan vara vulkanisk aktivitet. Själva explosionen av detta fält har faktiskt givit så mycket mer kontext att tolka resultat än vad som var tillgängligt i början.

Gör det teoretiska sammanhanget dina jobb enklare?

TP: Ur ren konstnärlig mening tror jag att stor konst uppnås genom begränsning. Om du har mycket intressanta begränsningar för vad som kan och inte kan vara där, driver det faktiskt fler möjligheter att verkligen göra ett bra konstverk som passar alla inom det. Haiku är en mer intressant poesiform än bara en gratis vers.

RH: Om du säger det så.

TP: Vi håller med om att vara oense. Personligen, desto mer som forskarna kan ge oss om vad de tycker är på gång, ju lyckligare jag är. Det låter oss verkligen fokusera på de subtila delarna av konstverket …. Det är min förståelse att många av dessa modeller inte kommer att gå för mycket förrän vi faktiskt kommer över och ser några av dessa planeter personligen. Fram till dess är de fortfarande en teoretisk modell. Jag skulle föreställa mig att det hade varit mycket svårt för oss att ha förutsagt vad en Venus-typ av planet eller en Mars-typ av planet skulle ha sett ut i ett annat solsystem om vi inte hade Venus och Mars att titta på här. Ingen av dem tror jag är obebodlig och en av dem är väldigt nära. Vi kanske trodde att det såg mycket annorlunda ut. Vi skulle inte ha vetat att Venus var så oskötlig om vi upptäckte det runt andra stjärnor.

RH: Venus är en bra fallstudie med att naivt man potentiellt skulle kunna utöka den beboeliga zonen med ganska stor gräns i vårt solsystem, men vi har en ganska tydlig avgränsning att något jordens storlek som är 20 procent närmare solen än jorden är klart inte beboelig. Det definierar verkligen den beboeliga zonen för oss empiriskt.

TP: Tja, det kanske inte är beboeligt. För att vi inte ens kan säga det.

RH: Med tanke på att allt är lika … Tricket med Venus är att bara öka ytan av temperaturen mycket mer över jorden, garanterar vi så mycket mer vattenånga i luften, vilket skulle vara mer växthuseffekt. Venus skulle vara det definierande exemplet på den löpande växthuseffekten. Och ju mer skit som är i luften, desto varmare blir det, får fler saker att förångas i luften, vilket accelererar effekten. Det faktum att Venus är bara 20 procent närmare solen än jorden men att det är ytemperaturen är 900 grader Kelvin är en väldigt annorlunda yta.

Något annat om ditt arbete som du vill nämna?

RH: Möjligheten att vara i stånd att verkligen hjälpa till med att ta fram den visuella sidan av vetenskapskommunikation, tror jag, är egentligen bara en härlig och spännande drömkarriär att ha. Astronomi, för mig, har alltid varit som ett gateway-läkemedel mot vetenskapen. Det lockar dem in med de vackra bilderna för att få dem att faktiskt lära sig vetenskapens metodik och mycket om det …. Jag tycker att det bara är en underbar utmaning och det är en del av varför vi alltid försöker spela upp vårt spel. Vi vill alltid ha den historien klarare. Vi vill att den här historien ska bli bättre.

TP: När det gäller att faktiskt se hur några av dessa planeter verkligen ser ut, är vi fortfarande ett sätt bort från det som händer. Vi är övertygade om att vi faktiskt kan fånga väldigt planetens eko, oavsett om det är 30 meter teleskopet eller några av dessa tekniker som Jet Propulsion Lab gör, saker som kan blockera stjärnans ljus så vi kan se planeten. Men vi pratar fortfarande om små prickar. Och det kommer att vara så länge innan vi kan se dem tillräckligt stor för att vi kan se om konstnärens koncept är korrekta eller inte. På grund av det är våra konstnärs koncept verkligen det enda fönstret som visualiserar hur dessa planeter ser ut. Det är ödmjukt att kunna vara i den processen att skapa den konsten.