Vaizdo kreditas: JHU
Jono Hopkinso universiteto astronomai prieš keletą savaičių paskelbė, kad jei vidutiniškai įvertintumėte visų visatos žvaigždžių spalvą, rezultatas būtų akvamarino spalva. Kai jie išsiaiškino klaidą ir perdaryti skaičiavimai, vidutinė visos visatos spalva tapo smėlio spalvos.
Kokia yra Visatos spalva? Į šį, atrodytų, paprastą klausimą astronomai niekada neatsakė. Sunku tiksliai ir išsamiai surašyti visą Visatos šviesą.
Tačiau naudodamiesi „2dF Galaxy Redshift Survey“ - nauju daugiau nei 200 000 galaktikų tyrimu, matuojančiu šviesą iš didelio Visatos tūrio - mes neseniai sugebėjome pabandyti atsakyti į šį klausimą. Mes sukūrėme tai, ką mes vadiname „kosminiu spektru“, kuris atspindi visą energijos kiekį vietiniame visatos tūryje, skleidžiamą skirtingu optiniu šviesos bangos ilgiu. Štai kaip atrodo kosminis spektras:
Tai yra energijos, skleidžiamos Visatoje, grafikas esant įvairiems šviesos ilgiams (duomenys pateikiami čia). Ultravioletinė ir mėlyna šviesa yra kairėje, o raudona - dešinėje. Tai sukonstruota sudedant visus atskirų galaktikų spektrus 2dF tyrime. Suma žymi visų žvaigždžių šviesą. Mes tikime, kad 2dF tyrimas yra toks didelis (siekia kelis milijardus šviesmečių), kad šis spektras yra tikrai tipiškas. Mes taip pat galime parodyti kosminį spektrą:
Čia mes įtraukėme apytikslę spalvą, kurią akis matytų kiekviename šviesos bangos ilgyje (nors iš tikrųjų negalime pamatyti daug šviesos, mažesnės nei apie 4000 angstromų, beveik ultravioletinėje šviesoje; griežtai, monitoriai negali tiksliai parodyti monochromatinių spalvų, vaivorykštės spalvų). .
Galite galvoti apie tai taip, kaip akis pamatytų, jei visą Visatos šviesą įmesime per prizmę, kad gautume vaivorykštę. Spalvos intensyvumas yra proporcingas jos intensyvumui Visatoje.
Taigi kokia yra vidutinė spalva? Tai yra spalva, kurią stebėtojas matytų, jei dėžutėje yra Visata, ir galėtų iš karto pamatyti visą šviesą (ir ji nebuvo judanti tikram stebėtojui žemėje, kuo toliau nuo mūsų galaktika, tuo labiau ji yra Prieš derindami, mes perjungėme visą savo šviesą.
Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime apskaičiuoti vidutinę žmogaus akies reakciją į šias spalvas. Kaip mes išreiškiame šią spalvą? Objektyviausias būdas yra cituoti CIE x, y reikšmes, kurios nurodo spalvos vietą CIE spalvingumo diagramoje ir tokiu būdu stimulą, kurį mato akis. Bet kuris spektras su ta pačia x, y turi suteikti tą pačią spalvą. Šie skaičiai yra (0,345,0,345) ir yra patikimi, mes juos apskaičiavome skirtingiems 2dF tyrimo submintiams ir jie skiriasi nežymiai. Mes netgi juos suskaičiavome „Sloan Digital Sky Survey“ spektroskopiniam tyrimui (kuris aplenks 2dFGRS kaip didžiausią raudonojo poslinkio tyrimą kažkada 2002 m.) Ir jie iš esmės nesiskiria.
Tačiau kokia yra tikroji spalva? Norėdami tai padaryti, turime padaryti keletą prielaidų apie žmogaus regėjimą ir bendrojo apšvietimo laipsnį. Mes taip pat turime žinoti, kokį monitorių jūs, skaitytojas, naudojate! Žinoma, tai neįmanoma, tačiau galime spėti vidutiniškai. Taigi čia yra spalvos:
Kokios yra visos šios spalvos? Jie žymi skirtingos baltos spalvos taškų visatos spalvas, kurios parodo žmogaus akies prisitaikymą prie skirtingų rūšių apšvietimo. Mes suvoksime skirtingas spalvas skirtingomis aplinkybėmis, o spektro rūšis, kuri atrodo „balta“, skirsis. Įprastas standartas yra „D65“, kuris artėja prie dienos šviesos (šiek tiek apsiniaukusiu dangumi) kaip baltas ir, palyginti su tuo, kokia visata atrodo rausva. „Apšviečiamasis E“ (vienodos energijos baltasis taškas) yra tai, ką jūs pamatytumėte baltai, kai tamsa pritaikyta. „Šviečiantis A“ reiškia patalpų apšvietimą, palyginti su tuo, kur Visata (ir dienos šviesa) yra labai mėlyna. Mes taip pat rodome spalvą su gama korekcija ir be 2,2, tai yra geriausia, ką galima padaryti norint parodyti tipiniuose monitoriuose. Mes pateikiame linijinį failą, taigi, jei norite, galite pritaikyti savo gama.
Beveik neabejotinai turite žiūrėti į spalvotus pleistrus, pažymėtus „gama“, tačiau ne visi ekranai yra vienodi, todėl jūsų rida gali skirtis.
Taigi, kas atsitiko su „turkiu“?
Mes radome klaidą mūsų kode! Originaliame skaičiavime, kurį galbūt perskaitėte spaudoje, mes (sąžiningai) naudojome programinę įrangą su nestandartiniu baltu tašku. Greičiau turėjo būti naudojamas baltasis taškas D65, tačiau jo netaikė. Rezultatas buvo efektyvus baltas taškas, šiek tiek raudonesnis nei šviečiantis E (tarsi aplink būtų keletas raudonų neoninių lempučių), esant 0,355,0,335. Nors Visatos x, y reikšmės nesikeičia nuo mūsų pradinio skaičiavimo, baltojo taško poslinkis privertė Visatą pasirodyti „turkio spalvos“. (t. y., x, y išlieka tas pats, bet keičiasi atitinkamos efektyviosios RGB vertės).
Nereikia nė sakyti, kad nuo pirmojo skaičiavimo mes daug susirašinėjome su spalvų žinovais, o dabar parašėme savo programinę įrangą, kad gautume tikslesnę spalvų vertę. Pripažįstame, kad visatos spalva buvo kažkas nemandagaus, norint pabandyti padaryti mūsų istoriją spektruose prieinamesnę. Nepaisant to, tai yra tikras apskaičiuojamas dalykas, todėl manome, kad svarbu tai teisingai įgyvendinti.
Norėtume atkreipti dėmesį, kad mūsų pradinis ketinimas buvo tik juokinga išnaša mūsų dokumente, originali spaudos istorija išsipūtė virš mūsų laukiausių lūkesčių! Klaida užtruko šiek tiek laiko, kad ją suvokčiau ir suseku. Tik nedaugelis spalvų žinovų turėjo žinių, kaip pastebėti klaidą. Viena šios istorijos moralė yra ta, kad mes turėtume daugiau dėmesio skirti „spalvų mokslo“ aspektui ir turėjome tą nuorodą.
Užteks pasikalbėti. Taigi, kokia spalva yra Visata?
Tikrai atsakymas yra taip arti baltos spalvos, kad sunku pasakyti. Štai kodėl tokia maža klaida padarė tokį didelį poveikį. Dažniausiai baltas pasirinkimas yra D65. Tačiau jei į kambarį, kuriame stipriai apšviečiamos tik lemputės (A apšvietimas), būtų įvestas kosminio spektro spindulys, jis atrodytų labai mėlynas, kaip parodyta aukščiau. Apskritai, tikriausiai, šviečiamasis E yra teisingiausias, kai tamsiomis sąlygomis į Visatą žiūrima iš tolo. Taigi mūsų geriausias naujas spėjimas yra:
BEIGE
Nors abejotina, ar ji gali atrodyti labiau rausva (kaip D65 aukščiau). Sėkmės, jei matysite skirtumą tarp šios spalvos ir baltos spalvos! Jūs turėtumėte sugebėti tai tiesiog pamatyti, tačiau jei puslapio fonas būtų juodas, tai būtų labai sunku! Turėjome daugybę pasiūlymų, kaip išsiųsti šią spalvą. Mes turime dešimtuką ir manome, kad nugalėtojas yra „Cosmic Latte“, turintis šališką kofeino kiekį!
Visatos modeliavimas
Dėl visų šių sudėtingumų nusprendėme pamatyti patys. Markas Fairchildas „Munsell“ spalvų laboratorijose Ročesteryje, NY dirba su mumis, kad atliktume kosminio spektro modeliavimą. Jie gali valdyti šviesos šaltinius, kad būtų užtikrinta tokia pati raudonų / žalių / mėlynų akių stimuliacija, kaip jūs matytumėte iš kosminio spektro. Tada mes galėsime tai pamatyti įvairiomis apšvietimo sąlygomis, galbūt imituodami gilųjį kosmosą, ir patys pamatyti tikrąją Visatos spalvą.
Tikra mokslo istorija
Žinoma, mūsų tikrasis motyvas apskaičiuoti kosminį spektrą buvo tikrai daugiau nei šių gražių spalvų paveikslėlių darymas. Spalva yra įdomi, tačiau iš tikrųjų kosminis spektras yra išsamus ir pasako daug daugiau apie žvaigždžių susidarymo istoriją Visatoje. Galbūt jau anksčiau pastebėjote, kad kosminiame spektre yra tamsios linijos ir ryškios juostos, kurios atitinka būdingą skirtingų elementų sklidimą ir absorbciją:
Tai gali jums priminti „Fraunhofer“ linijas Saulės spektre. Darbe vyksta tas pats atominės absorbcijos procesas. Tamsiosios linijos stiprumą lemia žvaigždžių, prisidedančių prie kosminio spektro, temperatūra. Senesnės žvaigždės turi vėsesnę atmosferą ir sukuria kitokį linijų rinkinį nei karštos jaunos žvaigždės. Analizuodami spektrą, galime išsiaiškinti santykines jų proporcijas ir pabandyti nustatyti, koks buvo žvaigždės formavimosi greitis ankstesniais Visatos amžiais. Maloni šios analizės detalė pateikta Baldry, Glazebrook ir kt. 2002. Čia parodytas paprastas mūsų numanomos labiausiai tikėtinos žvaigždžių susidarymo Visatos istorijoje vaizdas:
Visi šie modeliai suteikia teisingą kosminį spektrą 2dF tyrime ir visi jie sako, kad dauguma žvaigždžių kosminiame žurnale susiformavo prieš daugiau nei 5 milijardus metų. Tai, be abejo, reiškia, kad Visatos spalva praeityje būtų buvusi kitokia, kai būtų buvę daugiau karštų jaunų mėlynų žvaigždžių. Tiesą sakant, mes galime apskaičiuoti, kas tai būtų iš mūsų geriausiai tinkančio modelio. Spalvos raida nuo 13 milijardų metų iki 7 milijardų metų ateityje atrodo tokia pagal įvairias prielaidas:
Visata pasirodė jauna ir mėlyna, todėl pamažu raudonėjo, nes susiformavo išsivysčiusių „raudonųjų“ milžiniškų žvaigždžių populiacija. Naujų žvaigždžių susidarymo greitis per pastaruosius 6 milijardus metų smarkiai sumažėjo dėl sumažėjusių tarpžvaigždžių dujų atsargų naujoms žvaigždėms formuoti. Žvaigždžių formavimosi greičiui mažėjant ir vis daugiau žvaigždžių tampa raudonaisiais milžinais, Visatos spalva taps raudonesnė ir raudonesnė. Galų gale visos žvaigždės išnyks ir neliks nieko kito, kaip tik juodosios skylės. Jie taip pat galiausiai išgaruos per Hokingo procesą ir neliks nieko kito, išskyrus seną šviesą, kuri pati parausta, kai Visata plečiasi amžinai (dabartiniame kosmologiniame modelyje).
Originalus šaltinis: JHU naujienų leidinys
