Астрономия

Каким был первый цвет во Вселенной?

Вселенная купается в море света, от сине-белых мерцаний молодых звезд до глубокого красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых человеческими глазами, есть вспышки рентгеновских и гамма-лучей, мощные вспышки радио и слабое постоянно присутствующее свечение космического микроволнового фона. Космос наполнен цветами, видимыми и невидимыми, древними и новыми. Но из всего этого был один цвет, который появился перед всеми остальными, первый цвет вселенной.

Вселенная началась 13,8 миллиардов лет назад с Большого взрыва. В самый ранний момент она была более плотной и горячей, чем когда-либо. Большой взрыв часто визуализируется как яркая вспышка света, появляющегося из моря тьмы, но это не точная картина. Большой взрыв не взорвался в пустом пространстве. Большой взрыв был расширяющимся пространством, наполненным энергией.

Эта иллюстрация показывает эволюцию Вселенной, от Большого взрыва слева до современного времени справа. Изображение: НАСА

Сначала температура была настолько высокой, что света не было. Космос должен был остыть в течение доли секунды, прежде чем могли появиться фотоны. Примерно через 10 секунд вселенная вступила в фотонную эпоху. Протоны и нейтроны остыли в ядрах водорода и гелия, а пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около миллиарда градусов Кельвина.

Но хотя свет был, цвета еще не было. Цвет - это то, что мы можем видеть, или, по крайней мере, какие-то глаза могли видеть. В течение фотонной эпохи температура была настолько высока, что свет не мог проникнуть в плотную плазму. Цвет не появится, пока ядра и электроны не охладятся достаточно, чтобы соединиться в атомы. Потребовалось 380 000 лет, чтобы Вселенная остыла настолько сильно.

К тому времени наблюдаемая вселенная была прозрачным космическим облаком водорода и гелия диаметром 84 миллиона световых лет. К тому времени все эти фотоны, образовавшиеся в результате Большого взрыва, наконец-то смогли свободно течь в пространстве и времени.

космический микроволновый фон

Это то, что мы сейчас видим как космический микроволновый фон. Это свечение света от времени, когда вселенная наконец-то была видна. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что теперь оно имеет температуру менее 3 градусов выше абсолютного нуля. Когда это впервые появилось, вселенная была намного теплее, около 3000 К. Ранняя вселенная была наполнена ярким теплым свечением.

Цвет черного тела зависит от его температуры.

У нас есть хорошая идея, что это был за первый цвет. Ранняя вселенная имела почти равномерную температуру, а ее свет имел распределение длин волн, известное как черное тело. Многие объекты получают свой цвет в зависимости от типа материала, из которого они сделаны, но цвет черного тела зависит только от его температуры. Черное тело при температуре около 3000 К будет иметь ярко-оранжево-белое свечение, похожее на теплый свет старой 60-ваттной лампочки.

Люди не очень точно видят цвет. Цвет, который мы воспринимаем, зависит не только от фактического цвета света, но и от его яркости, а также от того, приспособлены ли наши глаза к темноте. Если бы мы могли вернуться к периоду этого первого света, мы бы, вероятно, почувствовали бы оранжевое свечение, похожее на огонь камина.

Более точный цвет ранней вселенной. Предоставлено: Планк / IPAC

В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение будет угасать и краснеть, пока вселенная продолжает расширяться и охлаждаться. В конце концов, вселенная станет черной. Примерно через 400 миллионов лет начали появляться первые звезды и появился новый свет. Блестящие сине-белые звезды. По мере появления и развития звезд и галактик космос начал приобретать новый цвет.

В 2002 году Карл Глазебрук и Иван Балдри вычислили средний цвет от всего света, который мы видим сегодня от звезд и галактик, чтобы определить текущий цвет вселенной. Получился бледно-коричневый загар, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали цвет космического латте.

Читайте Новая Наука в
Back to top button