Kuvan luotto: JHU
John Hopkinsin yliopiston tähtitieteilijät ilmoittivat useita viikkoja sitten, että jos keskiarvo lasketaan maailmankaikkeuden kaikkien tähtijen väreistä, tuloksena olisi akvamariiniväri. Kun he löysivät virheen ja järjestävät laskelmansa uudelleen, koko maailmankaikkeuden keskimääräinen väri tuli beigeksi.
Mikä on maailmankaikkeuden väri? Tähtitieteilijät eivät ole koskaan todella vastanneet tähän näennäisesti yksinkertaiseen kysymykseen. Kaikkien maailmankaikkeuden valojen tarkkaa ja täydellistä laskemista on vaikeaa.
Kuitenkin käyttämällä 2dF Galaxy Redshift Survey - uutta tutkimusta yli 200 000 galaksista, joka mittaa valoa suuresta maailmankaikkeuden osasta -, olemme äskettäin voineet yrittää vastata tähän kysymykseen. Olemme rakentaneet niin kutsutun "kosmisen spektrin", joka edustaa kaiken maailmankaikkeuden paikallisen tilavuuden energian summaa, joka on säteilytty valon erilaisilla optisilla aallonpituuksilla. Tätä näyttää kosminen spektri:
Tämä on kuvaaja universumin säteilemästä energiasta erilaisilla valon aallonpituuksilla (tiedot täällä). Ultravioletti- ja sininen valo on vasemmalla ja punainen valo oikealla. Tämä rakennetaan lisäämällä yhteen kaikki erillisten galaksien yksilölliset spektrit 2dF-tutkimuksessa. Summa edustaa kaikkien tähtiä. Uskomme, että koska 2dF-tutkimus on niin suuri (saavuttaa useita miljardia valovuotta), että tämä spektri on todella edustava. Voimme myös näyttää kosmisen spektrin tällä tavalla:
Täällä olemme laittaneet likimääräisen värin, jonka silmä näkee jokaisella valon aallonpituudella (vaikka emme todellakaan voi nähdä paljon valoa alle 4000 Angströmin, lähellä olevan ultravioletin; alla; ja tiukasti, monitorit eivät pysty tarkasti esittämään yksivärisiä värejä, sateenkaaren värejä). .
Voit ajatella tätä silmän näkemältä, jos laitamme kaiken maailmankaikkeuden valon prisman läpi tuottamaan sateenkaaren. Värin voimakkuus on verrannollinen sen voimakkuuteen maailmankaikkeudessa.
Mikä on keskimääräinen väri? ts. väri, jonka tarkkailija näkee, jos heillä on maailmankaikkeus laatikossa, ja he näkivät kaiken valon kerralla (ja se ei liikkunut, todelliselle tarkkailijalle maan päällä, mitä kauempana galaksi meistä, sitä enemmän se on Olemme poistaneet kaiken valomme punaisesta siirtämisestä ennen yhdistämistä).
Tähän kysymykseen vastaamiseksi meidän on laskettava ihmisen silmän keskimääräinen vaste näille väreille. Kuinka ilmaistamme tämän värin? Objektiivisin tapa on lainata CIE x, y-arvoja, jotka määrittävät värin sijainnin CIE-värikytkentäkaaviossa ja siten ärsykkeen, jota silmä näkee. Kaikkien spektrien, joilla on sama x, y, on annettava sama havaittu väri. Nämä luvut ovat (0,345,0,345) ja ne ovat vahvoja, olemme laskeneet ne 2dF-tutkimuksen eri osa-otoksille ja ne vaihtelevat merkityksettömästi. Olemme jopa laskeneet ne Sloan Digital Sky Survey -spektroskooppitutkimukseen (joka ohittaa 2dFGRS: n suurimpana punasiirtotutkimuksena joskus vuonna 2002) ja ne ovat pohjimmiltaan samat.
Mutta mikä on todellinen väri? Hyvin tämän tekemiseksi meidän on tehtävä joitain oletuksia ihmisen näköstä ja yleisestä valaistusasteesta. Meidän on myös tiedettävä, mitä näyttöä sinä, lukija, käytät! Tietysti tämä on mahdotonta, mutta voimme tehdä keskimääräisen arvauksen. Joten tässä ovat värit:
Mitä nämä värit ovat? Ne edustavat maailmankaikkeuden väriä erilaisille valkoisille pisteille, jotka edustavat ihmisen silmän mukautumista erityyppisiin valaistuslajeihin. Ymmärrämme eri värit erilaisissa olosuhteissa, ja spektri, joka näyttää valkoiselta, vaihtelee. Yleinen standardi on 'D65', joka on lähellä päivänvalon asettamista (hieman pilvistä taivaalla) valkoisena ja johon verrattuna maailmankaikkeus näyttää punertavalta. 'Valaiseva E' (saman energian valkoinen piste) on ehkä se, mitä näkisit valkoiselle, kun pimeä on sopeutunut. 'Valaiseva A' edustaa sisävalaistusta, verrattuna maailmankaikkeus (ja päivänvalo) on hyvin sininen. Näytämme myös värin 2.2: n gammakorjauksella ja ilman sitä, mikä on parasta tehdä näytölle tyypillisissä näytöissä. Tarjoamme lineaarisen tiedoston, joten voit käyttää omaa gammaasi, jos haluat.
Lähes varmasti sinun on tarkasteltava gamma-merkittyjä väripisteitä, mutta kaikki näytöt eivät ole samanlaisia, joten mittarilukema voi vaihdella.
Joten mitä tapahtui “turkoosi” kanssa?
Löysimme virheen koodistamme! Alkuperäisessä laskelmassamme, jonka olet ehkä lukenut lehdistössä, käytimme (hyvässä uskossa) ohjelmistoa, jolla on epästandardi valkoinen piste. Pikemminkin sen piti käyttää valkoista pistettä D65, mutta ei soveltanut sitä. Tuloksena oli tehokas valkoinen piste, joka oli jonkin verran punainen kuin valaiseva E (ikään kuin jotkut punaiset neonvalot olisivat lähellä) pisteessä 0.365,0.335. Vaikka maailmankaikkeuden x, y-arvot eivät muutu alkuperäisestä laskelmastamme, valkoisen pisteen muutos sai universumin näyttämään 'turkoosi'. (ts. x, y, pysyy samana, mutta vastaavat efektiiviset RGB-arvot muuttuvat).
Sanomattakin on selvää, että ensimmäisestä laskelmasta lähtien olemme käyneet paljon kirjeenvaihtoa väritutkijoiden kanssa, ja olemme nyt kirjoittaneet oman ohjelmistomme saadaksesi tarkemman väriarvon. Myönnämme, että maailmankaikkeuden väri oli jotain temppu, yrittää tehdä tarinasi spektristä entistä helpommin käytettäväksi. Siitä huolimatta se on todellinen laskettava asia, joten mielestämme on tärkeää saada se oikein.
Haluamme huomauttaa, että alkuperäinen aikomuksemme oli vain huvittava alaviite paperissamme, alkuperäinen lehdistötarina puhalsi yli villeimmän odotuksemme! Virheen toteaminen ja jäljittäminen kesti jonkin aikaa. Vain kourallisella väritutkijalla oli asiantuntemusta havaita virhe. Yksi tämän tarinan moraali on, että meidän olisi pitänyt kiinnittää enemmän huomiota 'väritieteen' näkökohtaan ja samoin kuin tämänkin arvosteltua.
Tarpeeksi puhetta. Joten mikä väri on maailmankaikkeus?
Todella vastaus on niin lähellä valkoista, on vaikea sanoa. Siksi niin pienellä virheellä oli niin suuri vaikutus. Yleisin valinta valkoiselle on D65. Kuitenkin, jos kosmisen spektrin säde johdetaan huoneeseen, jota valaisevat vain hehkulamput (valaiseva A), se näyttää erittäin siniseltä, kuten yllä on esitetty. Kaiken kaikkiaan todennäköisesti valaiseva E on kaikkein oikein, kun katselet universumia kaukaa pimeissä olosuhteissa. Joten uusi paras arvauksemme on:
BEIGE
Vaikka on kiistanalaista, että se saattaa näyttää vaaleanpunaisemmalta (kuten yllä oleva D65). Onnea, jos näet eron tämän värin ja valkoisen välillä! Sinun pitäisi pystyä vain näkemään se, mutta jos olisimme tehneet sivun taustan mustana, se olisi erittäin vaikeaa! Meillä on ollut lukuisia ehdotuksia tästä väristä lähetetty meille. Meillä on kymmenen kärjessä ja katsomme voittajan olevan ”Cosmic Latte”, joka on kofeiiniin puolueellinen!
Universumin simulointi
Kaikkien näiden monimutkaisuuksien takia olemme päättäneet nähdä itsemme. Mark Fairchild Munsell Color Laboratories -yhtiössä Rochesterissa, NY työskentelee kanssamme kosmisen spektrin simuloinnissa. He voivat ohjata valonlähteitä antamaan täsmälleen saman punaisen / vihreän / sinisen silmän stimulaation kuin näkisit kosmisesta spektristä. Sitten pystymme tarkastelemaan tätä erilaisissa valaistusolosuhteissa, ehkä simuloimalla syvää tilaa, ja näkemään itse maailmankaikkeuden todellisen värin.
Oikea tieteen tarina
Tietenkin, todellinen motiivimme kosmisen spektrin laskemiseen oli todella paljon enemmän kuin näiden kauniiden värikuvien tuottaminen. Väri on mielenkiintoinen, mutta itse asiassa kosminen spektri on rikas yksityiskohtaisesti ja kertoo meille paljon enemmän tähtiä muodostuvasta historiasta maailmankaikkeudessa. Olet ehkä huomannut yllä, että kosminen spektri sisältää tummia viivoja ja kirkkaita juovia, nämä vastaavat eri elementtien ominaista säteilyä ja absorptiota:
Ne saattavat muistuttaa Fraunhofer-linjoista aurinkospektrissä. Täsmälleen sama atomiabsorptioprosessi on toiminnassa. Pimeiden viivojen lujuus määräytyy kosmissa spektriin vaikuttavien tähtien lämpötilojen kanssa. Vanhemmilla tähtiillä on viileämpi ilmapiiri, ja ne tuottavat erilaisia linjoja kuumiin nuoriin tähtiin. Analysoimalla spektriä voimme selvittää näiden suhteelliset osuudet ja yrittää päätellä, mikä oli tähtiä muodostuva nopeus maailmankaikkeuden aikaisempina aikoina. Tämän analyysin uhratut yksityiskohdat on annettu julkaisussa Baldry, Glazebrook, et ai. 2002. Tässä esitetään yksinkertainen kuva päätetyistä todennäköisimmistä historian tähtikehityksestä maailmankaikkeudessa:
Kaikki nämä mallit antavat oikean kosmisen spektrin 2dF-tutkimuksessa, ja ne kaikki sanovat, että suurin osa avaruuslehden tähtiä muodosti yli 5 miljardia vuotta sitten. Tämä tietysti merkitsee, että maailmankaikkeuden väri olisi ollut erilainen aikaisemmin, kun siellä olisi enemmän kuumia nuoria sinisiä tähtiä. Itse asiassa voimme laskea, mikä tämä olisi parhaiten sopivasta mallistamme. Värin kehitys 13 miljardista vuodesta sitten 7 miljardiin vuoteen tulevaisuudessa näyttää seuraavalta erilaisilla oletuksilla:
Maailmankaikkeus alkoi nuoresta ja sinisestä, ja kasvoi vähitellen punaisemmaksi kehittyneiden "punaisten" jättilähetäkijöiden muodostuessa väestöön. Uusien tähtien muodostumisnopeus on vähentynyt jyrkästi viimeisen 6 miljardin vuoden aikana johtuen tähtienvälisten kaasuvarastojen vähentymisestä uusien tähtien muodostamiseksi. Kun tähtien muodostumisnopeus jatkaa laskuaan ja enemmän tähtiä muuttuu punaisiksi jätteiksi, maailmankaikkeuden väri muuttuu punaisemmaksi ja punaisemmaksi. Lopulta kaikki tähdet katoavat ja mitään ei jää jäljelle, mutta mustia reikiä. Myös nämä lopulta haihtuvat Hawking-prosessin kautta, ja mitään ei jää jäljelle vanhaa valoa lukuun ottamatta, joka itse punelee maailmankaikkeuden laajentuessa ikuisesti (nykyisessä kosmologisessa mallissa).
Alkuperäinen lähde: JHU-lehdistötiedote
