Bilderna som kommer fram från rymdteleskopet James Webb har fångat detaljer om kosmos som aldrig setts tidigare, vilket lämnar både forskarsamhället och allmänheten i ett tillstånd av vördnad. I en tweet beskrev före detta president Barack Obama dem som "svindlande". Till och med Stanford-kosmologen Zeeshan Ahmed, för vilken sådana bilder är vanliga, medgav:"Du kan inte innehålla det i ditt huvud. Jag tror att detta är sant för alla - jag menar, forskare är fortfarande människor."

"Awe är en sorts denna outsägliga känsla av transcendens", sa Stanfords neurokirurg och medkänslaforskare James Doty. "På vissa sätt smälter du in i det."

Forskare över discipliner har länge försökt förstå de rörande – till och med själssökande – känslor som universum väcker. Vissa har beskrivit en skakighet som de kallar "kosmisk svindel". Andra har använt termen "kosmisk obetydlighet" när de konfronteras med ens litenhet i ett gränslöst universum. Ett fåtal har tyckt att det är ångestframkallande att dröja för länge vid sådana tankar, en upplevelse som de kallar "neuroexistentialism."

För att beskriva hur bilder från yttre rymden kan excitera och expandera det mänskliga sinnet, har Stanford avancerad lektor i amerikanska studier Elizabeth Kessler, som studerar astronomis visuella kultur, funnit det användbart att dra nytta av det sublima, ett estetiskt koncept som 1700-talets filosofen Immanuel Kant förknippade med naturfenomen av stor storlek, omfattning eller kraft, sådana skyhöga berg, djupa avgrunder, störtande vattenfall och den stjärnfyllda himlen i ett försök att förstå de känslor som väcktes i honom själv av Vintergatan och stjärnhimlen. För Kant överväldigade upplevelsen av en sådan ofantlighet sinnena, men det mänskliga förnuftet kunde överskrida dessa gränser, vilket gjorde det till en bekräftande upplevelse som utökade kunskap och förståelse.

Större och längre

En avslappnad promenad över universitetsområdet räcker för att avslöja i vilken utsträckning universum kan fungera som en musa.

På Stanford kan representationer av yttre rymden hittas bortom forskningslabb och klassrum för astrofysiker och kosmologer. Gå över Engineering Quad Courtyard och man kommer att möta Alicja Kwades installation, Pars pro Toto, 12 planetariska stenklot i människostorlek som kombinerar det geologiska med det kosmologiska för att inspirera till nya sätt att tänka om världen. På Cantor Arts Center lyser en skådespelare av Auguste Rodins ikoniska tänkare under det fluorescerande skenet från Spencer Finchs representation av den exploderande Betelgeuse-stjärnan. Trappan till David Rumsey Map Center på Green Library sveper in reproduktioner av stjärn- och konstellationskartor från 1600-talet, vackert uppblåsta för att framhäva figurer från den grekiska mytologin mitt i himlen – alla påminnelser om mänsklighetens plats i världen och våra kopplingar till varandra .

För Doty, som också är grundare och chef för Stanford Center for Compassion and Altruism Research and Education, där Hans Helighet Dalai Lama är den grundande välgöraren, ligger respektens kraft i dess förmåga att få oss att känna oss anslutna till något mycket större än oss själva.

"I slutet av dagen är vi alla ett, inte bara med varandra utan med alla levande varelser och faktiskt med universum," sa Doty. "Själva naturen av att tänka på det och förstå att du är en del av denna extraordinära sak som pågår runt omkring oss, skapar denna djupa känsla av syfte och anknytning, och på vissa sätt lycka."

Den transcendenta upplevelsen av självförverkligande och enhet är också grunden för många religioner, påpekar Doty. Till exempel inom buddhismen finns det en djup önskan att uppnå upplysning, vilket i slutändan handlar om att smälta samman sig själv med universum.

Utformad för att inspirera

Enligt Kessler, konsthistorikern, som har undersökt parallellerna mellan konst och filosofi och astronomiska bilder i sin bok, "Pictureing the Cosmos:Hubble Space Telescope Images and the Astronomical Sublime" (University of Minnesota Press, 2012), är astronomiska bilder. skapad på ett sätt för att representera vetenskapliga data och framkalla ett estetiskt svar.

Som Kessler fick veta i sina intervjuer med teamet som producerade bilder för Hubble Heritage Project, ville NASA cirkulera bilder som skulle inspirera allmänheten, inte bara individer som arbetar inom vetenskap och teknik. Liksom alla representationer involverar varje astronomisk bild beslut om hur himmelfenomen som fångats av teleskopet ska avbildas på ett sätt som inte kommer att kännas konstigt för publiken.

"Astronomer och bildprocessorer balanserar noggrant behovet av en vetenskapligt giltig bild med önskan om en estetiskt övertygande," sa Kessler.

Eftersom teleskop samlar in data som är för svaga för att våra ögon ska kunna se och bortom det synliga ljusspektrumet (JWST främst i infrarött ljus, Hubble i synligt och ultraviolett), tilldelas deras bilder färger för att vi ska kunna uppskatta dem mer fullständigt. Varje färgbild från JWST, till exempel, är faktiskt en sammansättning av minst tre olika monokroma bilder, var och en insamlad med ett filter som fångar en annan våglängd av infrarött ljus. Exponeringar kan pågå i timmar eller till och med dagar. Varje filter tilldelas sedan en annan färg, som kombineras till de slutliga bilderna som cirkuleras.

Medan vilken färg som helst kan kartläggas på vilken våglängd som helst, tror astronomer att vissa färgkombinationer fungerar bättre än andra. Till exempel, i Hubble Heritage Projects tidiga återgivning av den planetariska nebulosan NGC 3132, experimenterade teamet med ett okonventionellt färgschema av rosa och gula. Men slutresultatet "känndes inte rätt", sa astronomen Keith Noll i en intervju med Kessler, så de använde färger som var mindre konstiga och mer typiska för jordiska världar.

Eftersom utvecklingen av astronomiska bilder involverar många sådana konstnärliga val, liknar Kessler processen vid 1800-talets landskapsmålningar och fotografier av den amerikanska västern, där ljus, skuggor och färger användes för att trolla fram det sublima som Kant skrev så produktivt om .

Sammansättningen av astronomibilder är ett annat konstnärligt val. I yttre rymden spelar kardinalriktningarna ingen roll. Så en övning som Kessler gör med sina Stanford-studenter är att vända bilder som Örnnebulosan – även kallad "Skapelsens pelare" – upp och ner. När den vänds upp och ned blir den en stor, amorf form.

"Istället för stora pelare som inger vördnad när de skymtar ovanför himlen, sipprar de ut från sidan och ser lite monstruösa och hemska ut; det finns inget suggestivt med dem," sa Kessler.

Förstå det obegripliga

Med tanke på hur ett ljusår – det avstånd som ljuset kan täcka på ett år – motsvarar 6 biljoner miles och astronomer observerar stjärnor miljarder år från jorden, är viddheten nästan obegriplig. Ändå är det beräkningsbart. NASA har försökt att kvantifiera det på en mängd olika sätt; nyligen beskrev de Webbs första djupa fält – som är 4,6 miljarder ljusår bort – som "ungefär storleken på ett sandkorn som hålls på armlängds avstånd, en liten fläck av det stora universum."

Kosmiska figurer – oavsett om det är avståndet från jorden eller antalet stjärnor i universum – är "oöverskådliga", säger Ahmed, en ledande forskare vid SLAC National Accelerator Laboratory och en senior medlem vid Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology som studerar kosmisk mikrovågsbakgrund, som är efterglöden av big bang. Han beskrev hur tidigt i sin karriär, hans uppfattning om universum utvecklades till att bli mer av ett matematiskt problem att lösa, snarare än ett filosofiskt.

Ahmed har tillsammans med sitt fyraåriga förskolebarn läst barnboken Hundra miljarder biljoner stjärnor, som sätter siffror i skala. "Det var roligt att gå igenom den boken eftersom den handlar om att introducera små barn till stora mängder och siffror, som att sju miljarder människor väger ungefär så mycket som 10 kvadriljoner myror", sa han.

Innan han läste boken sa Ahmed att hans son tyckte att 100, ett belopp han kunde föreställa sig, var ett stort antal. Nu är en miljard stort. Ahmed minns att han kände samma barnlika förvåning när han först såg Hubble-bilderna. "Det som förbryllade mig var att inse att varje objekt i de första Hubble Deep Field-bilderna inte var en stjärna - det var en galax," sa Ahmed.

För neurokirurgen Doty verkar vördnadskraften i båda riktningarna. Precis som universums viddhet kan väcka nyfikenhet, så kan det oändliga också. Till exempel, att överväga antalet atomer i universum kan "få dig att undra hur allt detta är möjligt", sa han. (Fascination med de molekylära detaljerna är ämnet i augustinumret av Stanford Medicine magazine.)

För vissa finns det ett visst mått av skräck i det okända, erkände både Doty och Kessler. Filosofen Edmund Burke tyckte till exempel att idéerna om oändlighet och evighet var spännande och skrämmande.

För att minska den ångesten och rädslan skapar sinnet en berättelse, sa Doty. "Att försöka förklara det oförklarliga ger dig tröst", sa han.

Kessler hävdar att på många sätt är astronomiska bilder som framkallar det sublima ett annat sätt att lugna och begränsa dessa rädslor.

"You're not asked to get lost in the infinite but to reflect on the vastness of the universe and our place within it," she said. "These images might remind us of our relative insignificance, but also our potential to come to know and understand what lies beyond us and our world."

'A collaboration between humans and technology'

Kessler thinks the criticisms that NASA's images are manipulative for depicting celestial phenomena the human eye could never see are misguided; astronomers and image processors carefully craft the images to ensure they are scientifically valid (Ahmed, the cosmologist, likened their resolution and magnification to him wearing glasses that help him see the world more clearly).

As Kessler emphasized, "this is a kind of vision that's only possible through a collaboration between humans and technology."

Through the blending of art and science, space telescope images allow us to see the universe in new and exciting ways. They are also incredibly humbling, affirming what it means to be alive.

"We arise from stardust and we return to stardust," said Doty. "That cyclical connection and reality that we are all part of whatever exactly 'this is' makes us feel, in some ways, special while also feeling insignificant." + Utforska vidare

NASA reveals Webb telescope's first cosmic targets