Kredit gambar: JHU
Ahli astronomi dari Universiti John Hopkins mengumumkan beberapa minggu yang lalu bahawa jika anda rata-rata warna semua bintang di alam semesta, hasilnya akan menjadi warna akuarium. Setelah mereka merapatkan pepijat, dan melakukan pengiraan semula, warna rata-rata seluruh alam semesta menjadi kuning air.
Apakah warna Alam Semesta? Soalan yang nampaknya sederhana ini tidak pernah dijawab oleh ahli astronomi. Adalah sukar untuk membuat bancian yang tepat dan lengkap dari semua cahaya di Alam Semesta.
Walau bagaimanapun, menggunakan 2dF Galaxy Redshift Survey - tinjauan baru lebih daripada 200,000 galaksi yang mengukur cahaya dari sebilangan besar alam semesta - baru-baru ini kami dapat mencuba dan menjawab soalan ini. Kami telah membina apa yang kami sebut "Spektrum Kosmik", yang mewakili semua jumlah semua tenaga dalam isipadu alam semesta yang dipancarkan pada panjang gelombang cahaya optik yang berbeza. Inilah rupa spektrum kosmik:
Ini adalah graf tenaga yang dipancarkan di Alam Semesta untuk panjang gelombang cahaya yang berbeza (data di sini). Lampu ultraviolet dan biru berada di sebelah kiri dan cahaya merah di sebelah kanan. Ini dibina dengan menambahkan semua spektrum galaksi yang terpisah dalam tinjauan 2dF. Jumlahnya mewakili cahaya semua bintang. Kami percaya bahawa kerana tinjauan 2dF begitu besar (menjangkau beberapa bilion tahun cahaya) sehingga spektrum ini benar-benar mewakili. Kita juga dapat menunjukkan spektrum kosmik dengan cara ini:
Di sini kita telah memasukkan warna yang dapat dilihat oleh mata pada setiap panjang gelombang cahaya (walaupun kita tidak dapat melihat banyak cahaya di bawah sekitar 4000 Angstrom, ultraviolet yang hampir; dan tegas, monitor tidak dapat memaparkan warna monokromatik, warna pelangi) dengan tepat) .
Anda boleh memikirkan ini sebagai apa yang akan dilihat oleh mata jika kita meletakkan semua cahaya di Alam Semesta melalui sebuah prisma untuk menghasilkan pelangi. Keamatan warnanya sepadan dengan intensiti warna di Alam Semesta.
Jadi apa warna purata? iaitu warna yang dapat dilihat oleh pemerhati jika mereka mempunyai Alam Semesta di dalam kotak, dan dapat melihat semua cahaya sekaligus (dan ia tidak bergerak, untuk pemerhati yang sebenarnya di bumi, semakin jauh galaksi dari kita semakin banyak redshift. Kami telah menyingkirkan semua cahaya sebelum menggabungkan).
Untuk menjawab soalan ini, kita mesti mengira tindak balas purata mata manusia terhadap warna-warna ini. Bagaimana kita menyatakan warna ini? Cara yang paling objektif adalah memetik nilai CIE x, y yang menentukan lokasi warna dalam rajah kromatik CIE dan dengan itu rangsangan yang dapat dilihat oleh mata. Sebarang spektrum dengan x yang sama, anda mesti memberikan warna yang sama. Angka-angka ini adalah (0.345,0.345) dan jumlahnya kuat, kami telah menghitungnya untuk sub-sampel yang berbeza dari tinjauan 2dF dan mereka bervariasi tidak signifikan. Kami bahkan telah menghitungnya untuk tinjauan spektroskopi Sloan Digital Sky Survey (yang akan mengatasi 2dFGRS sebagai tinjauan pergeseran merah terbesar pada tahun 2002) dan pada dasarnya mereka sama.
Tetapi apakah warna sebenarnya? Kita mesti membuat andaian mengenai penglihatan manusia dan tahap pencahayaan umum. Kita juga perlu tahu apa yang anda gunakan, pembaca, gunakan! Sudah tentu ini mustahil, tetapi kita boleh membuat tekaan rata-rata. Jadi inilah warna:
Apakah semua warna ini? Mereka mewakili warna alam semesta untuk titik putih yang berbeza, yang mewakili penyesuaian mata manusia dengan pelbagai jenis pencahayaan. Kami akan melihat warna yang berbeza dalam keadaan yang berbeza, dan jenis spektrum yang muncul 'putih' akan berbeza. Piawaian umum adalah 'D65', yang hampir dengan cahaya siang (di langit yang agak mendung) sebagai putih, dan dibandingkan dengan alam semesta yang kelihatan kemerahan. 'Illuminant E' (titik putih tenaga yang sama) mungkin yang anda akan nampak putih ketika gelap disesuaikan. ‘Illuminant A’ mewakili pencahayaan dalaman, berbanding dengan yang Alam Semesta (dan siang) sangat biru. Kami juga menunjukkan warna dengan dan tanpa pembetulan gamma 2.2, yang merupakan perkara terbaik untuk dipaparkan pada monitor biasa. Kami menyediakan fail linear, jadi anda boleh menggunakan gamma anda sendiri jika anda mahu.
Hampir pasti anda perlu melihat tompok warna berlabel 'gamma', tetapi tidak semua paparan sama sehingga jarak tempuh anda mungkin berbeza-beza.
Jadi apa yang berlaku dengan "pirus"?
Kami menemui pepijat dalam kod kami! Dalam pengiraan asal kami, yang mungkin anda baca di akhbar, kami menggunakan perisian (dengan niat baik) dengan titik putih yang tidak standard. Sebaliknya ia sepatutnya menggunakan titik putih D65, tetapi tidak menerapkannya. Hasilnya adalah titik putih yang berkesan agak lebih merah daripada Illuminant E (seolah-olah beberapa lampu neon merah ada) pada 0.365.0.335. Walaupun nilai-nilai x, y Alam Semesta tidak berubah dari pengiraan asal kita, pergeseran titik putih menjadikan alam semesta kelihatan 'pirus'. (iaitu x, y, tetap sama, tetapi nilai RGB berkesan yang sesuai beralih).
Tidak perlu dikatakan sejak perhitungan pertama itu, kami banyak berhubungan dengan saintis warna, dan sekarang telah menulis perisian kami sendiri untuk mendapatkan nilai warna yang lebih tepat. Kami mengakui warna Alam Semesta adalah sesuatu yang menarik, untuk mencuba dan menjadikan kisah kita di spektrum lebih mudah diakses. Walaupun begitu, ia adalah perkara yang dapat dikira, jadi kami percaya penting untuk memperbaikinya.
Kami ingin menunjukkan bahawa niat asal kami hanyalah nota kaki yang menggembirakan dalam makalah kami, kisah akhbar asal meletup melebihi harapan kami yang paling liar! Kesalahan itu memerlukan sedikit masa untuk disedari dan dikesan. Hanya segelintir saintis warna yang mempunyai kepakaran untuk mengetahui kesalahan itu. Salah satu moral dari kisah ini adalah kita seharusnya lebih memperhatikan aspek 'sains warna' dan juga telah mengadilnya.
Cukup cakap. Jadi apa warna Alam Semesta?
Sungguh jawapannya hampir dengan warna putih, sukar untuk dinyatakan. Itulah sebabnya kesalahan kecil itu memberi kesan yang besar. Pilihan yang paling biasa untuk putih adalah D65. Akan tetapi jika seseorang memasukkan seberkas spektrum kosmik ke dalam ruangan yang hanya diterangi oleh bola lampu (Illuminant A), ia akan kelihatan sangat biru, seperti yang ditunjukkan di atas. Secara keseluruhan, mungkin Illuminant E adalah yang paling tepat, kerana melihat Alam Semesta dari jauh dalam keadaan gelap. Jadi dugaan terbaik kami yang baru ialah:
BEIGE
Walaupun boleh dibahaskan bahawa ia mungkin kelihatan lebih merah jambu (seperti D65 di atas). Semoga berjaya sekiranya anda dapat melihat perbezaan antara warna dan putih ini! Anda semestinya hanya dapat melihatnya, namun jika kami menjadikan latar belakang halaman menjadi hitam, itu akan menjadi sangat sukar! Kami mempunyai banyak cadangan untuk warna ini untuk kami. Kami mempunyai sepuluh teratas, dan menganggap pemenangnya sebagai "Cosmic Latte" kerana berat sebelah kafein!
Simulasi Alam Semesta
Kerana semua kerumitan ini, kami telah memutuskan untuk melihat sendiri. Mark Fairchild di Munsell Color Laboratories di Rochester, NY bekerjasama dengan kami untuk membuat simulasi spektrum kosmik, mereka dapat mengawal sumber cahaya untuk memberikan rangsangan mata merah / hijau / biru yang sama seperti yang anda lihat dari spektrum kosmik. Kita kemudian dapat melihatnya dalam pelbagai keadaan pencahayaan, mungkin mensimulasikan ruang dalam, dan melihat sendiri warna Alam Semesta yang sebenarnya.
Kisah sains sebenar
Sudah tentu, motif sebenar kita untuk mengira spektrum kosmik adalah lebih daripada menghasilkan gambar berwarna cantik ini. Warnanya menarik tetapi sebenarnya spektrum kosmik kaya dengan terperinci dan memberitahu kita lebih banyak mengenai sejarah pembentukan bintang di Alam Semesta. Anda mungkin telah memperhatikan di atas bahawa spektrum kosmik mengandungi garis gelap dan jalur terang, ini sesuai dengan ciri pelepasan dan penyerapan unsur yang berbeza:
Ini mungkin mengingatkan anda tentang garis Fraunhofer di Solar Spectrum. Proses penyerapan atom yang sama sedang dijalankan. Kekuatan garis gelap ditentukan oleh suhu bintang yang menyumbang kepada spektrum kosmik. Bintang yang lebih tua mempunyai atmosfer yang lebih sejuk dan menghasilkan rangkaian garis yang berbeza dengan bintang muda yang panas. Dengan menganalisis spektrum kita dapat mengetahui bahagian relatifnya dan mencuba dan menyimpulkan berapa kadar pembentukan bintang pada zaman semesta yang lalu. Detail terperinci analisis ini diberikan dalam Baldry, Glazebrook, et al. 2002. Gambaran ringkas mengenai sejarah pembentukan bintang di Alam Semesta yang disangka ditunjukkan di sini:
Semua model ini memberikan spektrum kosmik yang betul dalam tinjauan 2dF dan semuanya mengatakan bahawa majoriti bintang di Space Magazine terbentuk lebih dari 5 bilion tahun yang lalu. Ini tentu sekali menunjukkan bahawa warna Alam Semesta akan berbeza pada masa lalu ketika ada bintang biru muda yang lebih panas. Sebenarnya kita dapat mengira apakah ini dari model yang paling sesuai. Evolusi warna dari 13 bilion tahun yang lalu hingga 7 bilion tahun di masa depan kelihatan seperti ini berdasarkan pelbagai andaian kami:
Alam semesta bermula muda dan biru, dan bertambah perlahan secara beransur-ansur ketika populasi bintang-bintang raksasa 'merah' berkembang. Kadar pembentukan bintang baru telah menurun secara mendadak dalam 6 bilion tahun terakhir kerana penurunan rizab gas antar bintang untuk membentuk bintang baru. Apabila kadar pembentukan bintang terus menurun dan lebih banyak bintang menjadi raksasa merah, warna Alam Semesta akan menjadi lebih merah dan lebih merah. Akhirnya semua bintang akan hilang dan tidak ada yang tersisa melainkan lubang hitam. Ini juga akhirnya akan menguap melalui proses Hawking dan tidak ada yang tersisa kecuali cahaya lama, yang dengan sendirinya akan memerah ketika Alam Semesta berkembang selamanya (dalam model kosmologi semasa).
Sumber Asal: Siaran Berita JHU
