Kreditna slika: JHU
Astronomi sa sveučilišta John Hopkins najavili su prije nekoliko tjedana da ako usporedite boju svih zvijezda u svemiru, rezultat bi bila akvamarinska boja. Jednom kad su poširili bubu i ponovo proveli svoje proračune, prosječna boja cijelog svemira postala je bež.
Kakve je boje Univerzuma? Na ovo naizgled jednostavno pitanje astronomi nikada nisu odgovorili. Teško je izvršiti točan i potpun popis sve svjetlosti u Svemiru.
Međutim koristeći 2dF Galaxy Redshift Survey - novo istraživanje s više od 200 000 galaksija koje mjeri svjetlost iz velikog volumena svemira - nedavno smo uspjeli pokušati odgovoriti na ovo pitanje. Konstruirali smo ono što nazivamo "Kozmički spektar", koji predstavlja svu svotu energije u lokalnom volumenu svemira emitiranog na različitim optičkim valnim duljinama svjetlosti. Ovako izgleda kozmički spektar:
Ovo je graf energije koja se emitira u Svemir za različite valne duljine svjetlosti (podaci ovdje). Ultraljubičasto i plavo svjetlo je s lijeve strane, a crveno svjetlo s desne strane. To se konstruira zbrajanjem svih pojedinačnih spektra odvojenih galaksija u 2dF istraživanju. Zbroj predstavlja svjetlost svih zvijezda. Vjerujemo da je zato što je 2dF istraživanje toliko veliko (doseže nekoliko milijardi svjetlosnih godina) da je ovaj spektar zaista reprezentativan. Mi također možemo pokazati kozmički spektar na ovaj način:
Ovdje smo unijeli približnu boju koju bi oko vidjelo pri svakoj valnoj duljini svjetlosti (iako doista ne možemo vidjeti puno svjetla ispod oko 4000 Angstroma, blizu ultraljubičastog; strogo, monitori ne mogu točno prikazati jednobojne boje, boje duge) ,
To možete misliti kao ono što bi vidjelo oko ako stavimo svu svjetlost u Univerzum kroz prizmu da bismo stvorili dugu. Intenzitet boje proporcionalan je intenzitetu u Svemiru.
Pa koja je prosječna boja? tj. boju koju bi promatrač vidio da li imaju Svemir u kutiji i mogao bi vidjeti svu svjetlost odjednom (a ne kreće se, za stvarnog promatrača na zemlji, što je dalje galaksija od nas to je više crveno pomaknuto. Izmijenili smo svu svjetlost prije kombiniranja).
Da bismo odgovorili na to pitanje, moramo izračunati prosječan odgovor ljudskog oka na ove boje. Kako izrazimo ovu boju? Najobjektivniji način je navesti CIE x, y vrijednosti koje određuju lokaciju boje u dijagramu CEM kromatičnosti CIE, a samim tim i poticaj koji bi vidjelo oko. Bilo koji spektar s istim x, y mora dati istu percipiranu boju. Ti su brojevi (0.345.0.345) i robusni su, izračunali smo ih za različite poduzorke 2dF ankete i razlikuju se neznatno. Čak smo ih izračunali za spektroskopsko istraživanje Sloan Digital Sky Survey (koje će nadmašiti 2dFGRS kao najveće istraživanje crvenog pomaka negdje 2002. godine) i oni su u osnovi isti.
Ali koja je stvarna boja? Da bismo to učinili, moramo napraviti neke pretpostavke o ljudskom vidu i stupnju općeg osvjetljenja. Moramo znati i ono što monitor, čitatelj, koristite! Naravno da je to nemoguće, ali možemo pretpostaviti prosječno. Dakle, evo boja:
Koje su sve ove boje? Predstavljaju boju svemira za različite bijele točke, koje predstavljaju prilagodbu ljudskog oka različitim vrstama osvjetljenja. Različite ćemo boje percipirati pod različitim okolnostima, a vrsta spektra koja izgleda "bijela" će varirati. Uobičajeni je standard "D65", koji je blizu postavljanja dnevne svjetlosti (na blago nebeskom nebu) kao bijele boje i u usporedbi s kojom svemir izgleda crvenkast. "Osvjetljenje E" (jednaka bijela točka energije) je možda ono što biste vidjeli za bijelo kad bi se tamno prilagodio. "Osvjetljenje A" predstavlja unutarnju rasvjetu u usporedbi s kojom je Svemir (i dnevna svjetlost) vrlo plave boje. Također prikazujemo boju sa i bez gama korekcije 2,2, što je najbolje učiniti za prikaz na tipičnim monitorima. Pružamo linearnu datoteku tako da po želji možete primijeniti vlastiti gama.
Gotovo sigurno trebate pogledati mrlje s oznakom "gama", ali nisu svi prikazi isti, tako da vaša kilometraža može varirati.
Pa što se dogodilo s "tirkizom"?
Pronašli smo grešku u našem kodu! U našem izvornom izračunu, koji ste možda pročitali u tisku, upotrijebili smo (u dobroj namjeri) softver s nestandardnom bijelom točkom. Umjesto toga, trebala se koristiti bijela točka D65, ali nije primijenila. Rezultat je bio efektivna bijela točka nešto crvena od Illuminanta E (kao da su neka crvena neonska svjetla okolo) na 0,365,0.335. Iako su vrijednosti x, y Univerzuma nepromijenjene u odnosu na naš izvorni proračun, pomak bijele točke učinio je da se svemir čini "tirkiznim". (tj. x, y, ostaje isto, ali odgovarajuće promjene efektivnih RGB vrijednosti).
Nepotrebno je reći da smo od tog prvog izračuna imali dosta prepiski sa znanstvenicima u boji, a sada smo napisali vlastiti softver kako bismo dobili precizniju vrijednost boje. Priznajemo da je boja Svemira bila nešto što je pokušaj učiniti našu priču o spektrima dostupnijom. Bez obzira na to, to je stvar koja se možda može izračunati, pa vjerujemo da je važno ispraviti je.
Željeli bismo istaknuti da je naša prvotna namjera bila samo zabavna fusnota u našim novinama, a izvorna novinarska priča zasvirala je iznad naših najluđih očekivanja! Pogreška je trajala neko vrijeme da shvatimo i pronađemo. Samo je nekolicina znanstvenika u boji imala znanje kako bi uočili pogrešku. Jedan moral ove priče je da smo trebali posvetiti više pozornosti aspektu 'znanosti o boji' i o tome je odlučeno.
Dosta razgovora. Pa koja je boja Univerzum?
Stvarno je odgovor toliko blizak bijelom, da je teško reći. Zato je tako mala pogreška imala tako velik učinak. Najčešći izbor bijele boje je D65. Međutim, kada bismo unijeli snop kozmičkog spektra u prostoriju snažno osvijetljenu samo žaruljama (iluminant A), ona bi izgledala vrlo plavo, kao što je prikazano gore. Sve u svemu, vjerojatno je Illuminant E najispravniji za gledanje Univerzuma iz daleka u mračnim uvjetima. Dakle, naša nova najbolja pretpostavka je:
BEŽ
Iako je sporno da bi mogao izgledati više ružičasto (poput D65 gore). Sretno ako vidite razliku između ove boje i bijele! Trebali biste to moći vidjeti, međutim, da smo pozadinu stranice učinili crnom, bilo bi vrlo teško! Imali smo brojne prijedloge za ovu boju e-poštom na nas. Imamo deset najboljih, a smatramo da je pobjednik "Cosmic Latte" pristran kofeinom!
Simulacija svemira
Zbog svih ovih složenosti odlučili smo se uvjeriti sami. Mark Fairchild iz Munsell Color Laboratories u Rochesteru, NY, radi s nama kako bi napravio simulaciju kozmičkog spektra, oni mogu kontrolirati izvore svjetlosti kako bi dobili potpuno istu stimulaciju crvenih / zelenih / plavih očiju kao što biste vidjeli iz kozmičkog spektra. Tada ćemo to moći vidjeti u različitim uvjetima osvjetljenja, možda simulirajući duboki svemir, i uvjeriti se u pravu boju Univerzuma.
Prava znanstvena priča
Naravno, naš stvarni motiv za izračun kozmičkog spektra bio je zaista puno više od stvaranja ovih lijepih slika u boji. Boja je zanimljiva, ali u stvari je kozmički spektar bogat detaljima i govori nam puno više o povijesti nastanka zvijezda u Svemiru. Možda ste gore primijetili da kozmički spektar sadrži tamne crte i svijetle trake, a one odgovaraju karakterističnoj emisiji i apsorpciji različitih elemenata:
To vas može podsjetiti na Fraunhoferove linije u Sunčevom spektru. Upravo isti postupak atomske apsorpcije djeluje. Jačina tamnih linija određuje se temperaturama zvijezda koje doprinose kozmičkom spektru. Starije zvijezde imaju hladniju atmosferu i proizvode drugačiji niz linija vrućih mladih zvijezda. Analizom spektra možemo utvrditi njihove relativne proporcije i pokušati zaključiti koliki je bio udio zvijezda u prošlim vremenima svemira. Gorki detalji ove analize dati su u Baldry, Glazebrook i sur. 2002. Jednostavna slika naših zaključenih najvjerojatnijih povijesti nastanka zvijezda u Svemiru je prikazana ovdje:
Svi ovi modeli daju ispravan kozmički spektar u 2dF anketi i svi kažu da je većina zvijezda u svemirskom časopisu formirana prije više od 5 milijardi godina. To, naravno, podrazumijeva da bi boja Svemira bila drugačija u prošlosti kada je bilo više vrućih mladih plavih zvijezda. Zapravo možemo izračunati što bi to moglo biti iz našeg najboljeg modela. Evolucija boje od prije 13 milijardi godina do 7 milijardi godina u budućnosti izgleda ovako pod našim različitim pretpostavkama:
Svemir je započinjao mlad i plav, i postepeno je postajao sve crveniji kako se populacija evoluiralih „crvenih“ divovskih zvijezda nakupila. Stopa nastanka novih zvijezda naglo se smanjila u posljednjih 6 milijardi godina zbog pada rezervi međuzvjezdanih plinova za stvaranje novih zvijezda. Kako stopa nastajanja zvijezda i dalje opada, a sve više zvijezda postaje crveni div, boja Svemira postat će sve crvena i crvena. Na kraju će sve zvijezde nestati i neće ostati ništa osim crnih rupa. I oni će na kraju ispariti kroz Hawkingov proces i neće ostati ništa osim stare svjetlosti, koja će se sama pocrvenjeti dok se svemir širi zauvijek (u trenutnom kozmološkom modelu).
Izvorni izvor: JHU News Release
