Credit de imagine: JHU
Astronomii de la John Hopkins University au anunțat cu câteva săptămâni în urmă că, dacă aveți în medie culoarea tuturor stelelor din univers, rezultatul va fi o culoare de acvamarină. Odată ce au terminat eroarea și și-au modificat calculele, culoarea medie a întregului univers a devenit bej.
Care este culoarea Universului? Această întrebare aparent simplă nu a răspuns niciodată cu adevărat astronomii. Este dificil să iei un recensământ exact și complet al tuturor luminii din Univers.
Cu toate acestea, folosind 2dsh Galaxy Redshift Survey - un nou sondaj de peste 200.000 de galaxii care măsoară lumina dintr-un volum mare de Univers - am reușit recent să încercăm să răspundem la această întrebare. Am construit ceea ce numim „Spectrul Cosmic”, care reprezintă toată suma întregii energii din volumul local al universului emis la diferite lungimi de undă optice ale luminii. Așa arată spectrul cosmic:
Acesta este un grafic al energiei emise în Univers pentru diferite lungimi de undă ale luminii (date aici). Lumina ultravioletă și albastră este în stânga și lumina roșie în dreapta. Acest lucru este construit prin adăugarea tuturor spectrelor individuale ale galaxiilor separate în sondajul 2dF. Suma reprezintă lumina tuturor stelelor. Credem că, deoarece sondajul 2dF este atât de mare (atingând câteva miliarde de ani-lumină), încât acest spectru este cu adevărat reprezentativ. De asemenea, putem arăta spectrul cosmic astfel:
Aici am pus culoarea aproximativă pe care ochiul o va vedea la fiecare lungime de undă a luminii (deși nu putem vedea cu adevărat multă lumină sub aproximativ 4000 de Angstromi, ultravioleta aproape; și strict, monitoarele nu pot afișa cu exactitate culorile monocromatice, culorile curcubeului) .
Vă puteți gândi la asta ca la ceea ce ar vedea ochiul dacă am pune toată lumina în Univers printr-o prismă pentru a produce un curcubeu. Intensitatea culorii este proporțională cu intensitatea acesteia în Univers.
Deci, care este culoarea medie? adică culoarea unui observator ar vedea dacă ar avea Universul într-o cutie și ar putea vedea toată lumina dintr-o dată (și nu se mișca, pentru un observator adevărat de pe pământ, cu atât este mai departe o galaxie de noi, cu atât mai mult este redshifted. Ne-am redimensionat toată lumina înainte de a combina).
Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să calculăm răspunsul mediu al ochiului uman la aceste culori. Cum exprimăm această culoare? Cel mai obiectiv mod de a cita valorile CIE x, y care specifică locația culorii în diagrama cromatică CIE și, prin urmare, stimulul pe care îl va vedea ochiul. Orice spectru cu aceeași x, y trebuie să dea aceeași culoare percepută. Aceste numere sunt (0,345,0345) și sunt robuste, le-am calculat pentru diferite sub-eșantioane ale sondajului 2dF și variază nesemnificativ. Le-am calculat chiar și pentru sondajul spectroscopic Sloan Digital Sky Survey (care va depăși 2dFGRS ca cel mai mare sondaj redshift cândva în 2002) și sunt în esență aceleași.
Dar care este culoarea propriu-zisă? Ei bine, pentru a face acest lucru, trebuie să facem niște presupuneri despre viziunea umană și gradul de iluminare generală. De asemenea, trebuie să știm ce monitorizare utilizați, cititorul! Desigur, acest lucru este imposibil, dar putem face o presupunere medie. Iată culorile:
Care sunt toate aceste culori? Ele reprezintă culoarea universului pentru diferite puncte albe, care reprezintă adaptarea ochiului uman la diferite tipuri de iluminare. Vom percepe diferite culori în diferite circumstanțe, iar tipul de spectru care apare „alb” va varia. Un standard obișnuit este „D65”, care este aproape de a lumina lumina zilei (într-un cer ușor înnorat) ca alb, și în comparație cu care universul apare roșcat. „E iluminant E” (punct alb cu energie egală) este poate ceea ce ați vedea pentru alb atunci când este adaptat la întuneric. „Iluminant A” reprezintă iluminarea interioară, în comparație cu care Universul (și lumina zilei) este foarte albastru. De asemenea, arătăm culoarea cu și fără o corecție gamma de 2,2, ceea ce este cel mai bun lucru de făcut pentru afișarea pe monitoare tipice. Vă oferim fișierul liniar, astfel încât să puteți aplica propria gamă dacă doriți.
Aproape cu siguranță, trebuie să vă uitați la patch-urile de culoare etichetate „gamma”, dar nu toate afișajele sunt la fel, astfel încât kilometrajul dvs. poate varia.
Ce s-a întâmplat cu „turcoaz”?
Am găsit o eroare în codul nostru! În calculul nostru inițial, pe care ați citit-o în presă, am folosit software (cu bună credință) cu un punct alb care nu este standard. Mai degrabă trebuia să folosească un punct alb D65, dar nu l-a aplicat. Rezultatul a fost un punct alb efectiv ceva mai roșu decât iluminatul E (ca și cum unele lumini neon roșii ar fi fost în jur) la 0,365,0.335. Deși valorile x, y ale Universului sunt neschimbate din calculul nostru inițial, schimbarea punctului alb a făcut ca universul să apară „turcoaz”. (adică x, y, rămâne aceeași, dar valorile RGB efective se schimbă).
Inutil să spun că de la primul calcul am avut o mulțime de corespondențe cu oamenii de știință în domeniul culorilor și acum am scris propriul nostru software pentru a obține o valoare a culorii mai exactă. Recunoaștem că culoarea Universului a fost ceva de tip gimmick, pentru a încerca să facem povestea noastră pe spectre mai accesibilă. Cu toate acestea, este un lucru real calculabil, așa că credem că este important să-l înțelegem corect.
Dorim să subliniem că intenția noastră inițială a fost doar o notă de subsol amuzantă în lucrarea noastră, povestea originală de presă a explodat peste așteptările noastre cele mai sălbatice! Greșeala a durat ceva timp pentru a-și da seama și a urmări. Doar o mână de oameni de știință de culoare au avut expertiza pentru a detecta eroarea. O morală a acestei povești este că ar fi trebuit să acordăm mai multă atenție aspectului „știința culorilor” și să avem și arbitrul respectiv.
Vorbe suficiente. Deci, ce culoare este Universul?
Într-adevăr răspunsul este atât de aproape de alb, este greu de spus. De aceea, o eroare atât de mică a avut un efect atât de mare. Cea mai comună alegere pentru alb este D65. Cu toate acestea, dacă ar fi introdus un fascicul de spectru cosmic într-o cameră puternic iluminată doar de becuri (Iluminant A), acesta ar părea foarte albastru, așa cum se arată mai sus. În general, probabil cel mai corect este cel iluminant E, pentru că privim Universul de departe în condiții întunecate. Deci, noua noastră bănuială este:
BEJ
Deși este certabil că ar putea părea mai rozalie (cum ar fi D65 de mai sus). Noroc dacă puteți vedea diferența dintre această culoare și alb! Ar trebui să poți doar să o vezi, însă dacă am face ca fundalul paginii să fie negru, ar fi foarte dificil! Am primit numeroase sugestii pentru această culoare trimisă prin e-mail. Avem un top zece și considerăm că câștigătorul va fi „Cosmic Latte” fiind părtinitor de cofeină!
O simulare a Universului
Datorită tuturor acestor complexități am decis să vedem pentru noi înșine. Mark Fairchild de la Munsell Color Laboratories din Rochester, NY, lucrează cu noi pentru a realiza o simulare a spectrului cosmic, ele pot controla sursele de lumină pentru a oferi aceeași stimulare a ochilor roșu / verde / albastru, cum ați vedea din spectrul cosmic. Vom putea apoi să vedem acest lucru într-o varietate de condiții de iluminare, probabil simulând spațiul adânc și să vedem pentru noi înșine adevărata culoare a Universului.
Povestea adevărată a științei
Desigur, adevăratul nostru motiv pentru calcularea spectrului cosmic a fost cu adevărat mult mai mult decât producerea acestor imagini color frumoase. Culoarea este interesantă, dar, de fapt, spectrul cosmic este bogat în detalii și ne spune multe mai multe despre istoria formării stelelor în Univers. Poate ați observat mai sus că spectrul cosmic conține linii întunecate și benzi luminoase, acestea corespund emisiilor caracteristice și absorbției diferitelor elemente:
Acestea vă pot aminti de liniile Fraunhofer din Spectrul Solar. Exact același proces de absorbție atomică este la lucru. Puterea liniilor întunecate este determinată de temperaturile stelelor care contribuie la spectrul cosmic. Stelele mai vechi au atmosfere mai reci și produc un set diferit de linii față de stelele tinere fierbinți. Analizând spectrul, putem calcula proporțiile relative ale acestora și să încercăm să deducem care a fost rata de formare a stelelor în epocile trecute ale Universului. Detaliile despre această analiză sunt prezentate în Baldry, Glazebrook și colab. 2002. Aici este prezentată o imagine simplă a istoriilor noastre despre formarea stelelor inferioare în Univers:
Toate aceste modele oferă spectrul cosmic corect în sondajul 2dF și toate spun că majoritatea vedetelor din revista Space s-au format acum mai bine de 5 miliarde de ani. Desigur, acest lucru implică faptul că culoarea Universului ar fi fost diferită în trecut când existau mai multe stele tinere și albastre fierbinți. De fapt, putem calcula care ar fi acest lucru din cel mai bun model de montare al nostru. Evoluția culorii de la 13 miliarde de ani în urmă la 7 miliarde de ani în viitor arată așa sub diferitele noastre presupuneri:
Universul a început tânăr și albastru și a devenit treptat înroșit pe măsură ce populația de stele uriașe „roșii” a evoluat. Rata de formare a noilor stele a scăzut precipitat în ultimii 6 miliarde de ani din cauza scăderii rezervelor de gaze interstelare pentru formarea de stele noi. Pe măsură ce rata formării stelelor continuă să scadă și mai multe stele devin giganți roșii, culoarea Universului va deveni mai roșie și mai roșie. În cele din urmă toate stelele vor dispărea și nu vor mai rămâne nimic decât găuri negre. De asemenea, acestea se vor evapora prin intermediul procesului Hawking și nu va mai rămâne nimic, cu excepția luminii vechi, care se va înroși în timp ce Universul se va extinde pentru totdeauna (în modelul cosmologic actual).
Sursa originală: Comunicat de presă JHU
