Кредит за изображение: JHU
Астрономите от университета Джон Хопкинс обявиха няколко седмици назад, че ако осредните цвета на всички звезди във Вселената, резултатът ще бъде цвят на аквамарин. След като те намушкваха бъга и отново върнаха изчисленията си, средният цвят на цялата вселена стана бежов.
Какъв е цветът на Вселената? На този привидно прост въпрос никога астрономите никога не са отговорили. Трудно е да се направи точно и пълно преброяване на цялата светлина във Вселената.
Въпреки това, използвайки 2dF Galaxy Redshift Survey - ново проучване на повече от 200 000 галактики, което измерва светлината от голям обем на Вселената - наскоро успяхме да опитаме и да отговорим на този въпрос. Ние конструирахме това, което наричаме „Космическият спектър”, което представлява цялата сума от цялата енергия в локалния обем на Вселената, излъчвана при различни оптични дължини на вълната на светлината. Ето как изглежда космическият спектър:
Това е графика на енергията, излъчвана във Вселената за различни дължини на вълната на светлината (данни тук). Ултравиолетовата и синята светлина е отляво, а червената светлина е отдясно. Това се конструира чрез събиране на всички отделни спектри на отделните галактики в 2dF проучването. Сумата представлява светлината на всички звезди. Вярваме, че тъй като изследването на 2dF е толкова голямо (достига няколко милиарда светлинни години), че този спектър е наистина представителен. Можем да покажем и космическия спектър по този начин:
Тук сме вложили приблизителния цвят, което окото би виждало при всяка дължина на вълната на светлината (въпреки че всъщност не можем да видим много светлина под около 4000 Angstroms, близо до ултравиолетовия; и строго, мониторите не могат точно да показват едноцветни цветове, цветовете на дъгата) ,
Можете да мислите за това като това, което би видяло окото, ако поставим цялата светлина във Вселената през призмата, за да произведем дъга. Интензитетът на цвета е пропорционален на интензитета му във Вселената.
И така, какъв е средният цвят? т.е. цветът, който един наблюдател ще види дали има Вселената в кутия и може да вижда цялата светлина наведнъж (и тя не се движи, за истински наблюдател на земята, колкото по-далече е една галактика от нас, толкова повече е червено изместено. Ние сме де-червено изместили цялата си светлина преди да комбинираме).
За да отговорим на този въпрос, трябва да изчислим средния отговор на човешкото око на тези цветове. Как да изразим този цвят? Най-обективният начин е да се цитират стойностите на CIE x, y, които определят местоположението на цвета в диаграмата на CIE за хроматичност и следователно стимула, който окото ще види. Всеки спектър със същия х, у трябва да даде един и същи възприет цвят. Тези числа са (0.345,0.345) и са здрави, изчислихме ги за различни подпроби от 2dF проучването и те варират незначително. Дори сме ги изчислили за спектроскопското изследване на Sloan Digital Sky Survey (което ще изпревари 2dFGRS като най-голямото изследване за червено изместване някъде през 2002 г.) и те по същество са същите.
Но какъв е действителният цвят? За да направим това, трябва да направим някои предположения за човешкото зрение и степента на обща осветеност. Ние също трябва да знаем какъв монитор вие, читателят, използвате! Разбира се това е невъзможно, но можем да направим средно предположение. И така, ето цветовете:
Какви са всички тези цветове? Те представляват цвета на Вселената за различни бели точки, които представляват адаптирането на човешкото око към различни видове осветеност. Ние ще възприемаме различни цветове при различни обстоятелства и видът спектър, който изглежда „бял“, ще варира. Общ стандарт е „D65“, който е близък до определяне на дневната светлина (на леко облачно небе) като бяла и в сравнение с която Вселената изглежда червеникава. „Осветително тяло E“ (равна енергийна бяла точка) е може би това, което бихте виждали за бяло, когато е адаптиран към тъмно. „Осветително тяло А“ представлява осветление на закрито, в сравнение с което Вселената (и дневната светлина) е много синя. Показваме и цвета с и без гама корекция от 2,2, което е най-доброто нещо за показване на типични монитори. Ние предоставяме линеен файл, така че можете да приложите своя собствена гама, ако желаете.
Почти сигурно трябва да разгледате цветните петна с надпис „гама“, но не всички дисплеи са еднакви, така че пробегът ви може да варира.
И така, какво се случи с "тюркоаза"?
Намерихме грешка в нашия код! В първоначалното ни изчисление, което може би сте прочели в пресата, използвахме (добросъвестно) софтуер с нестандартна бяла точка. По-скоро трябваше да се използва бяла точка D65, но не го приложи. Резултатът беше ефективна бяла точка, малко по-червена от Illuminant E (сякаш някакви червени неонови светлини бяха наоколо) при 0.365,0.335. Въпреки че стойностите x, y на Вселената са непроменени от първоначалното ни изчисление, изместването на бялата точка направи Вселената да изглежда „тюркоазена“. (т.е. x, y, остава същото, но съответните ефективни RGB стойности се изместват).
Излишно е да казвам, че след първото изчисление имахме много кореспонденция с учени по цветовете и сега написахме собствен софтуер, за да получим по-точна стойност на цвета. Признаваме, че цветът на Вселената беше нещо като измислица, за да се опитаме да направим нашата история на спектрите по-достъпна. Независимо от това, това е действително изчислимо нещо, така че вярваме, че е важно да се оправи.
Искаме да отбележим, че първоначалното ни намерение беше просто забавна бележка под линия в нашия документ, оригиналната история за пресата избухна извън нашите най-смели очаквания! Грешката отне известно време, за да се осъзнае и проследи. Само шепа цветни учени имаха експертиза, за да забележат грешката. Един от моралите на тази история е, че трябваше да обърнем повече внимание на аспекта на „науката за цветовете“ и да го преценим също.
Стига да говорим. И така, какъв цвят е Вселената?
Наистина отговорът е толкова близък до бялото, че е трудно да се каже. Ето защо такава малка грешка имаше толкова голям ефект. Най-често срещаният избор за бяло е D65. Ако обаче въведете лъч от космически спектър в помещение, силно осветено само от електрически крушки (Осветително тяло А), то ще изглежда много синьо, както е показано по-горе. Като цяло вероятно Светилото Е е най-правилното, за да гледате Вселената отдалеч при тъмни условия. Така че новото ни най-добро предположение е:
BEIGE
Въпреки че е спорно, че може да изглежда по-розово (като D65 по-горе). Успех, ако можете да видите разликата между този цвят и бялото! Трябва да можете да го видите просто, но ако бяхме направили фона на страницата черен, би било много трудно! Имахме многобройни предложения за този цвят, изпратени по имейл до нас. Имаме топ десет и смятаме, че победителят е „Cosmic Latte”, като кофеин е предубеден!
Симулация на Вселената
Поради всички тези сложности сме решили да се убедим сами. Марк Феърчайлд от Munsell Color Laboratories в Рочестър, Ню Йорк, работи с нас, за да направи симулация на космическия спектър, те могат да контролират източници на светлина, за да дадат точно същата стимулация на червено / зелено / синьо око, както бихте виждали от космическия спектър. След това ще можем да разгледаме това при различни условия на осветление, може би симулиращи дълбоко пространство и да видим за себе си истинския цвят на Вселената.
Истинската научна история
Разбира се, нашият истински мотив за изчисляване на космическия спектър беше наистина много повече от създаването на тези доста цветни снимки. Цветът е интересен, но всъщност космическият спектър е богат на детайли и ни разказва много повече за историята на образуването на звезди във Вселената. Вероятно сте забелязали по-горе, че космическият спектър съдържа тъмни линии и ярки ленти, които съответстват на характерното излъчване и абсорбция на различни елементи:
Те могат да ви напомнят за линиите на Fraunhofer в слънчевия спектър. Точно същия процес на атомна абсорбция работи. Силата на тъмните линии се определя от температурите на звездите, допринасящи за космическия спектър. По-старите звезди имат по-хладна атмосфера и произвеждат различен набор от линии към горещи млади звезди. Анализирайки спектъра можем да изчислим относителните пропорции на тях и да опитаме да заключим каква е била скоростта на звездообразуване в миналите епохи на Вселената. Горните детайли на този анализ са дадени в Baldry, Glazebrook и др. 2002. Проста картина на изведените от нас най-вероятни истории за образуване на звезди във Вселената е показана тук:
Всички тези модели дават правилния космически спектър в проучването 2dF и всички те казват, че по-голямата част от звездите в космическото списание са се образували преди повече от 5 милиарда години. Това разбира се, че цветът на Вселената би бил различен в миналото, когато имаше повече горещи млади сини звезди. Всъщност можем да изчислим какво би било това от нашия най-подходящ модел. Еволюцията на цвета от преди 13 милиарда години до 7 милиарда години в бъдеще изглежда така при различните ни предположения:
Вселената започна да става млада и синя и постепенно става по-червена, докато популацията от еволюирали „червени“ гигантски звезди се натрупваше. Скоростта на образуване на нови звезди намалява рязко през последните 6 милиарда години поради намаляването на резервите на междузвезден газ за образуване на нови звезди. Тъй като скоростта на образуване на звезди продължава да намалява и повече звезди стават червени гиганти, цветът на Вселената ще става все по-черен и по-червен. В крайна сметка всички звезди ще изчезнат и няма да останат нищо, освен черни дупки. Те също така в крайна сметка ще се изпарят чрез процеса на Хокинг и няма да остане нищо, освен стара светлина, която сама по себе си ще се зачервява, когато Вселената се разширява завинаги (в сегашния космологичен модел).
Оригинален източник: JHU News Release
