De maan die aan de nachtelijke hemel hing stuurde Robert Hurts geest de verre ruimte in - naar een gebied op zo'n 40 lichtjaar afstand, in feite, waar zeven planeten ter grootte van de aarde dicht bij een schemerig, rode zon.

Kwetsen, een visualisatiewetenschapper bij het IPAC-centrum van Caltech, liep voor zijn huis in Mar Vista, Californië, kort nadat hij hoorde van de ontdekking van deze rotsachtige werelden rond een ster genaamd TRAPPIST-1 en kreeg de opdracht om ze te visualiseren. De planeten waren onthuld door NASA's Spitzer Space Telescope en observatoria op de grond.

"Ik stopte gewoon dood in mijn tracks, en ik staarde er gewoon naar, " Hurt zei in een interview. "Ik stelde me voor dat dat zou kunnen zijn, niet onze maan, maar de volgende planeet voorbij - hoe het zou zijn om in een systeem te zijn waar je naar boven zou kunnen kijken en continentale kenmerken op de volgende planeet zou kunnen zien."

Zo begon een soort inspirerende lawine. Hurt en zijn collega, multimediaproducent Tim Pyle, ontwikkelde een reeks arrestaties, fotorealistische beelden van hoe de dicht opeengepakte planeten van het nieuwe systeem eruit zouden kunnen zien - zo dicht opeengepakt dat ze groot in elkaars lucht zouden opdoemen. Hun visioenen van het TRAPPIST-1-systeem zouden verschijnen in toonaangevende nieuwsuitzendingen over de hele wereld.

Artiesten als Hurt en Pyle, die levendige visualisaties maken op basis van gegevens van Spitzer en andere missies, zijn hybriden van soorten, het combineren van expertise in zowel wetenschap als kunst. Van kronkels op grafieken en kolommen met getallen, ze toveren rood, blauwe en groene werelden, met halfbevroren oceanen of borrelende lava. Of ze vervoeren ons naar het oppervlak van een wereld met een roodoranje zon op zijn plaats, en een hemel vol planetaire metgezellen.

"Voor het publiek de waarde hiervan is niet alleen om ze een foto te geven van iets dat iemand heeft verzonnen, " zei Douglas Hudgins, een programmawetenschapper voor het Exoplanet Exploration Program op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Dit zijn echte gefundeerde gissingen van hoe iets er voor mensen uit zou kunnen zien. Een beeld zegt meer dan duizend woorden."

Hurt zegt dat hij en Pyle voortbouwen op het werk van artistieke pioniers.

"Er is eigenlijk een lange geschiedenis en traditie voor ruimtekunst en op wetenschap gebaseerde illustratie, ', zei hij. 'Als je de wortels terugvoert naar de kunstenaar Chesley Bonestell (beroemd in de jaren '50 en '60), hij was echt de kunstenaar die dit idee kreeg:laten we ons voorstellen hoe de planeten in ons zonnestelsel eruit zouden zien als je, zeggen, op de maan van Jupiter, Io. Hoe groot zou Jupiter aan de hemel verschijnen, en vanuit welke hoek zouden we het bekijken?"

Om aan hun visualisaties te beginnen, Hurt verdeelde de zeven TRAPPIST-1-planeten met Pyle, die een kantoor met hem deelt in het IPAC-centrum van Caltech in Pasadena, Californië.

Hurt heeft een Ph.D. in de astrofysica, en werkt in het centrum sinds hij een postdoctoraal onderzoeker was in 1996 - toen astronomische kunst slechts zijn hobby was.

"Ze hebben een baan voor mij gecreëerd, " hij zei.

Pijl, wiens achtergrond is in Hollywood speciale effecten, kwam in 2004 bij Hurt.

Hurt wendt zich tot Pyle voor artistieke inspiratie, terwijl Pyle op Hurt vertrouwt om zijn wetenschap te controleren.

"Robert en ik hebben onze bureaus naast elkaar, dus we geven elkaar constant feedback, " zei Pyle. "We verbeteren elkaars spel, I denk."

De TRAPPIST-1-werelden boden beiden een unieke uitdaging. De twee hadden al de reputatie veel exoplaneten te illustreren - planeten rond sterren buiten de onze - maar nooit zeven werelden ter grootte van de aarde in een enkel systeem. De planeten clusteren zo dicht bij hun ster dat een "jaar" op elk van hen - de tijd die ze nodig hebben om een ​​enkele baan te voltooien - kan worden genummerd in aardse dagen.

En net als de overgrote meerderheid van de duizenden exoplanten die tot nu toe in onze melkweg zijn gevonden, ze werden gedetecteerd met behulp van indirecte middelen. Er bestaat tegenwoordig geen telescoop die krachtig genoeg is om ze te fotograferen.

Echte wetenschap vormde de basis voor hun artistieke visie. Met behulp van gegevens van de telescopen die de diameter van elke planeet onthullen, evenals het "gewicht, " of massa, en bekende stellaire fysica om de hoeveelheid licht te bepalen die elke planeet zou ontvangen, de kunstenaars gingen aan het werk.

Beiden overlegden nauw met het ontdekkingsteam van de planeten, aangezien ze een NASA-aankondiging wilden laten samenvallen met een rapport in het tijdschrift Nature.

"Als we de concepten van deze artiesten doen, we zeggen nooit, 'Zo zien deze planeten er eigenlijk uit, '" zei Pyle. "We maken plausibele illustraties van hoe ze eruit zouden kunnen zien, gebaseerd op wat we tot nu toe weten. Met dit brede bereik van zeven planeten kunnen we in feite bijna de hele breedte illustreren van wat aannemelijk zou zijn. Dit zou dit ongelooflijke interstellaire laboratorium worden voor wat er zou kunnen gebeuren op een planeet ter grootte van de aarde."

Voor TRAPPIST-1b, Pyle nam de vulkanische maan van Jupiter, Io, als inspiratie, gebaseerd op suggesties van het wetenschappelijke team. Voor de buitenste wereld, TRAPPIST-1u, hij koos twee andere Joviaanse manen, de met ijs omhulde Ganymedes en Europa.

Na een gesprek met de wetenschappers, Hurt schilderde TRAPPIST-1c af als droog en rotsachtig. Maar omdat alle zeven planeten waarschijnlijk getijde-locked zijn, voor altijd het ene gezicht aan hun ster en het andere aan de kosmos, hij plaatste een ijskap aan de donkere kant.

TRAPPIST-1d was een van de drie die binnen de "bewoonbare zone" van de ster vallen, of op de juiste afstand ervan om eventueel vloeibaar water op het oppervlak te laten komen.

"De onderzoekers vertelden ons dat ze het graag zouden zien als iets dat ze een 'oogbolwereld' noemden, '" zei Hurt. "Je hebt een droge, hete kant die naar de ster is gericht en een ijskap aan de achterkant. Maar ergens tussenin, je hebt (een zone) waar het ijs kan smelten en kan worden onderhouden als vloeibaar water."

Op dit punt, Pijn zei, kunst kwam tussenbeide. De wetenschappers verwierpen zijn eerste versie van de planeet, waaruit bleek dat vloeibaar water tot ver in de "dagzijde" van TRAPPIST-1d binnendrong. Ze voerden aan dat het water hoogstwaarschijnlijk ruim in de donkere helft van de planeet zou worden gevonden.

"Toen duwde ik me een beetje terug, en zei, 'Als het aan de donkere kant is, niemand kan ernaar kijken en begrijpen dat we zeggen dat daar water is, '", zei Hurt. Ze sloten een compromis:meer water naar de dagzijde dan het wetenschappelijke team zou verwachten, maar een betere visuele weergave van de wetenschap.

Dezelfde push en pull tussen wetenschap en kunst strekt zich uit tot andere vormen van astronomische visualisatie, of het nu een Valentijnsdag-cartoon is van een ster die pulseert als een hart in de maat met zijn planeet, of materialen voor de blockbuster-aankondiging van de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in februari 2016. Ze hebben ook asteroïden geïllustreerd, neutronensterren, pulsars en bruine dwergen.

Visualisaties op basis van data kunnen ook de wetenschap informeren, leiden tot echte wetenschappelijke inzichten. De conclusies van de wetenschappers over TRAPPIST-1 leken aanvankelijk te suggereren dat de planeten in rood licht zouden baden, mogelijk verduisterende kenmerken zoals blauw getinte watermassa's.

"Het maakt het moeilijk om echt te onderscheiden wat er aan de hand is, ' zei pijn.

Hurt besloot op onderzoek uit te gaan. Een collega voorzag hem van een spectrum van een rode dwergster vergelijkbaar met TRAPPIST-1. Hij bedekte dat met de "responsiviteitscurven" van het menselijk oog, en ontdekte dat het meeste "rood" van de wetenschappers afkomstig was van infrarood licht, onzichtbaar voor menselijke ogen. Trek dat af, en wat overblijft is een meer rood-oranje tint die we zouden kunnen zien staan ​​op het oppervlak van een TRAPPIST-1-wereld - "een beetje dezelfde kleur die je zou verwachten van een gloeilamp met een laag wattage, Hurt zei. "En de wetenschappers keken ernaar en zeiden:'Oh, Oke, groot, het is oranje.' Wanneer de wiskunde je het antwoord vertelt, er is echt niet veel om over te discussiëren."

voor pijn, het echte doel van wetenschappelijke illustratie is om het publiek te prikkelen, betrek ze bij de wetenschap, en een momentopname van wetenschappelijke kennis te geven.

"Als je kijkt naar de hele geschiedenis van ruimtekunst, velen terug bereiken, vele decennia, je zult merken dat je een visuele registratie hebt, " zei hij. "De kunst is een historisch verslag van ons veranderende begrip van het universum. Het wordt een deel van het verhaal, en een deel van het onderzoek, I denk."