Attēla kredīts: JHU
Džona Hopkinsa universitātes astronomi pirms vairākām nedēļām paziņoja, ka, ja jūs aprēķinātu vidējo visu Visuma zvaigžņu krāsu, rezultāts būtu akvamarīna krāsa. Kad viņi bija nodzēsuši kļūdu un pārvērtējuši aprēķinus, visa Visuma vidējā krāsa kļuva smilškrāsā.
Kāda ir Visuma krāsa? Uz šo šķietami vienkāršo jautājumu astronomi nekad nav īsti atbildējuši. Ir grūti precīzi un pilnīgi uzskaitīt visu Visuma gaismu.
Tomēr, izmantojot 2dF Galaxy Redshift Survey - jaunu vairāk nekā 200 000 galaktiku pētījumu, kas mēra gaismu no liela Visuma tilpuma -, mēs nesen varējām mēģināt atbildēt uz šo jautājumu. Mēs esam izveidojuši to, ko mēs saucam par “Kosmisko spektru”, kas attēlo visu enerģijas daudzumu, kas atrodas Visuma lokālajā tilpumā un ko izstaro dažādos gaismas optiskajos viļņu garumos. Tas izskatās kosmiskais spektrs:
Šis ir Visumā izstarotās enerģijas grafiks dažādiem gaismas viļņu garumiem (dati šeit). Ultravioletā un zilā gaisma ir kreisajā pusē, un sarkanā gaisma - labajā pusē. To veido, saskaitot visus atsevišķo galaktiku individuālos spektrus 2dF aptaujā. Summa apzīmē visu zvaigžņu gaismu. Mēs uzskatām, ka tāpēc, ka 2dF apsekojums ir tik liels (sasniedz vairākus miljardus gaismas gadu), ka šis spektrs ir patiesi reprezentatīvs. Mēs varam arī parādīt kosmisko spektru šādā veidā:
Šeit mēs esam ielikuši aptuveno krāsu, kādu acs redzētu pie katra gaismas viļņa garuma (lai gan mēs īsti nevaram redzēt daudz gaismas zem aptuveni 4000 Angstroms, gandrīz ultravioletā starojuma; un stingri, monitori nevar precīzi attēlot monohromatiskās krāsas, varavīksnes krāsas). .
Jūs varat domāt par to, ko redzētu acs, ja mēs visu Visuma gaismu izliekam caur prizmu, lai iegūtu varavīksni. Krāsas intensitāte ir proporcionāla tās intensitātei Visumā.
Kāda ir vidējā krāsa? ti, krāsu, ko novērotājs redzētu, ja viņiem būtu Visums kastē, un viņi varētu redzēt visu gaismu uzreiz (un tā nekustas, lai īsts novērotājs uz zemes atrastos, jo tālāk no mums atrodas galaktika, jo vairāk tā ir Pirms apvienošanas mēs visu savu gaismu esam atcēluši no jauna).
Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums jāaprēķina cilvēka acs vidējā reakcija uz šīm krāsām. Kā mēs paužam šo krāsu? Objektīvākais veids ir citēt CIE x, y vērtības, kas norāda krāsas atrašanās vietu CIE hromatiskuma diagrammā un līdz ar to stimulu, ko acs redzētu. Jebkuram spektram ar vienādu x, y ir jābūt tādai pašai uztvertajai krāsai. Šie skaitļi ir (0,345,0,345), un tie ir stabili, mēs esam tos aprēķinājuši dažādiem 2dF apsekojuma apakšparaugiem, un tie atšķiras nenozīmīgi. Mēs tos pat esam aprēķinājuši Sloan Digital Sky Survey spektroskopiskajam apsekojumam (kas pārspēs 2dFGRS kā lielāko sarkano nobīdes pētījumu kādreiz 2002. gadā), un tie būtībā ir vienādi.
Bet kāda ir faktiskā krāsa? Lai to izdarītu, mums ir jāizdara daži pieņēmumi par cilvēka redzi un vispārējā apgaismojuma pakāpi. Mums arī jāzina, kādu monitoru jūs, lasītājs, izmantojat! Protams, tas nav iespējams, bet mēs varam izdarīt vidēju minējumu. Tātad, šeit ir krāsas:
Kādas ir visas šīs krāsas? Tie attēlo Visuma krāsu dažādiem baltajiem punktiem, kas atspoguļo cilvēka acs pielāgošanos dažāda veida apgaismojumam. Dažādos apstākļos mēs uztversim dažādas krāsas, un spektra veids, kas parādās “balts”, būs atšķirīgs. Kopējs standarts ir “D65”, kas ir tuvu dienasgaismas iestatīšanai (nedaudz apmācies debesīs) kā balts un, salīdzinot ar kuru Visums šķiet sarkanīgs. Iespējams, ka “apgaismojošais E” (vienādas enerģijas baltais punkts) būtu redzams baltajam, kad tumšs ir pielāgots. “Apgaismojošais A” apzīmē iekštelpu apgaismojumu, salīdzinot ar kuru Visums (un dienasgaisma) ir ļoti zils. Mēs parādām krāsu arī ar gamma korekciju un bez tās 2,2, kas ir labākais, ko var parādīt tipiskos monitoros. Mēs piedāvājam lineāro failu, lai jūs varētu izmantot savu gammu, ja vēlaties.
Gandrīz noteikti jums ir jāaplūko krāsu plāksteri ar marķējumu “gamma”, taču ne visi displeji ir vienādi, tāpēc nobraukums var atšķirties.
Kas notika ar “tirkīza krāsu”?
Mēs atradām kļūdu mūsu kodā! Sākotnējā aprēķinā, kuru jūs, iespējams, esat lasījis presē, mēs izmantojām (godprātīgi) programmatūru ar nestandarta balto punktu. Drīzāk vajadzēja izmantot balto punktu D65, bet to nepiemēroja. Rezultāts bija efektīvs baltais punkts, kas bija nedaudz sarkanāks nekā apgaismojošais E (it kā apkārt būtu dažas sarkanas neona gaismas) pie 0,365,0,335. Kaut arī Visuma x, y vērtības nemainās no mūsu sākotnējiem aprēķiniem, baltā punkta maiņa lika Visumam šķist “tirkīza”. (t.i., x, y, paliek tas pats, bet mainās atbilstošās efektīvās RGB vērtības).
Lieki piebilst, ka kopš šī pirmā aprēķina mums ir bijusi daudz sarakstes ar krāsu zinātniekiem, un tagad mēs esam uzrakstījuši savu programmatūru, lai iegūtu precīzāku krāsu vērtību. Mēs atzīstam, ka Visuma krāsa bija kaut kas viltīgs, lai mēģinātu padarīt mūsu stāstu par spektriem pieejamāku. Neskatoties uz to, tā ir faktiski aprēķināma lieta, tāpēc mēs uzskatām, ka ir svarīgi to pareizi salabot.
Mēs vēlamies norādīt, ka mūsu sākotnējais nodoms bija tikai uzjautrinoša zemsvītras piezīme mūsu dokumentā, oriģinālais preses sižets pārsprāga pāri mūsu mežonīgākajām cerībām! Kļūda paņēma zināmu laiku, lai saprastu un izsekotu. Tikai nedaudziem krāsu zinātnieku bija zināšanas, lai pamanītu kļūdu. Viena no šī stāsta morāles lietām ir tāda, ka mums vajadzēja pievērst vairāk uzmanības “krāsu zinātnes” aspektam, un tam arī bija jābūt atsaukties.
Pietiekami daudz sarunu. Tātad, kāda krāsa ir Visums?
Tiešām atbilde ir tik tuvu baltajam, to ir grūti pateikt. Tāpēc tik mazai kļūdai bija tik liela ietekme. Baltā krāsa visbiežāk tiek izvēlēta D65. Tomēr, ja telpā ievestu kosmiskā spektra staru, kuru spēcīgi apgaismo tikai spuldzes (A apgaismojums), tas parādītos ļoti zils, kā parādīts iepriekš. Kopumā, iespējams, vispiemērotākais ir apgaismojošais E, lai tumšos apstākļos skatītos uz Visumu no tālienes. Tātad mūsu labākais labākais minējums ir:
BEIGE
Lai gan ir strīdīgi, vai tas varētu izskatīties sārtāk (piemēram, D65 iepriekš). Veiksmi, ja redzat atšķirību starp šo krāsu un balto! Jums vajadzētu būt iespējai to vienkārši redzēt, tomēr, ja mēs būtu padarījuši lapas fonu melnu, tas būtu ļoti grūti! Mums ir bijuši neskaitāmi ieteikumi šai krāsai. Mums ir desmit labākie, un uzvarētājs tiek uzskatīts par “Cosmic Latte”, ja tas ir kofeīna aizspriedums!
Visuma simulācija
Visu šo sarežģītību dēļ mēs esam nolēmuši sevi redzēt. Marks Fērčilds Munsell krāsu laboratorijās Ročesterā, NY sadarbojas ar mums, lai modelētu kosmisko spektru. Viņi var kontrolēt gaismas avotus, lai sniegtu tieši tādu pašu sarkanu / zaļu / zilu acu stimulāciju, kādu jūs redzētu no kosmiskā spektra. Pēc tam mēs to varēsim aplūkot dažādos apgaismojuma apstākļos, iespējams, simulējot dziļo kosmosu, un paši redzēt patieso Visuma krāsu.
Īsts zinātnes stāsts
Protams, mūsu patiesais motīvs kosmiskā spektra aprēķināšanai bija tiešām daudz vairāk nekā šo glīto krāsu attēlu izgatavošana. Krāsa ir interesanta, bet patiesībā kosmiskais spektrs ir bagāts ar detaļām un daudz ko vairāk stāsta par zvaigžņu veidošanās vēsturi Visumā. Iepriekš jūs, iespējams, pamanījāt, ka kosmiskajā spektrā ir tumšas līnijas un spilgtas joslas, kas atbilst dažādu elementu raksturīgajai emisijai un absorbcijai:
Tās var atgādināt par Fraunhofer līnijām Saules spektrā. Darbā notiek tieši tāds pats atomu absorbcijas process. Tumšo līniju stiprumu nosaka to zvaigžņu temperatūra, kuras veicina kosmisko spektru. Vecākajām zvaigznēm ir vēsāka atmosfēra, un tās rada atšķirīgu līniju kopumu nekā karstām jaunām zvaigznēm. Analizējot spektru, mēs varam noteikt to relatīvās proporcijas un mēģināt secināt, kāds bija zvaigžņu veidošanās ātrums iepriekšējos Visuma laikmetos. Sīkāka informācija par šo analīzi ir sniegta Baldry, Glazebrook et al. 2002. Šeit parādīts vienkāršs attēls no mūsu secināmajām, visdrīzāk, zvaigžņu veidošanās vēsturēm Visumā:
Visi šie modeļi dod pareizu kosmisko spektru 2dF aptaujā, un visi no tiem saka, ka lielākā daļa zvaigžņu kosmosa žurnālā izveidojās pirms vairāk nekā 5 miljardiem gadu. Tas, protams, nozīmē, ka Visuma krāsa agrāk būtu bijusi atšķirīga, ja būtu vairāk karstu jaunu zilu zvaigžņu. Faktiski mēs varam aprēķināt, kas tas būtu no mūsu vispiemērotākā modeļa. Krāsas attīstība no 13 miljardiem gadu līdz 7 miljardiem gadu nākotnē izskatās šādi saskaņā ar mūsu dažādajiem pieņēmumiem:
Visums sāka veidoties jauns un zils, un pakāpeniski kļuva sarkans, kad izveidojās “sarkano” milzu zvaigžņu populācija. Jaunu zvaigžņu veidošanās ātrums pēdējos 6 miljardos gadu ir strauji samazinājies, jo ir samazinājušās starpzvaigžņu gāzes rezerves jauno zvaigžņu veidošanai. Tā kā zvaigžņu veidošanās ātrums turpina samazināties un vairāk zvaigžņu kļūst par sarkanajiem milžiem, Visuma krāsa kļūs sarkanāka un sarkanāka. Galu galā visas zvaigznes pazudīs un nekas neatliks, kā tikai melnie caurumi. Arī šie galu galā iztvaiko Hjūkinga procesa laikā, un nekas neatliks, izņemot veco gaismu, kas pati sarkanosies, kad Visums izplešas uz visiem laikiem (pašreizējā kosmoloģiskajā modelī).
Oriģinālais avots: JHU ziņu izlaidums
