אופס, היקום בז '

קרדיט תמונה: JHU

אסטרונומים מאוניברסיטת ג'ון הופקינס הודיעו מספר שבועות אחורה כי אם הייתם ממוצעים את צבע כל הכוכבים ביקום, התוצאה תהיה צבע אקוומרין. ברגע שהם מעכו את החיידק, ושובו מחדש את חישוביהם, הצבע הממוצע של היקום כולו הפך לבז '.

מה צבע היקום? שאלה פשוטה לכאורה מעולם לא נענתה באמת על ידי אסטרונומים. קשה לקחת מפקד מדויק ומלא של כל האור ביקום.

עם זאת, באמצעות סקר גלקסי האדום 2dF Galaxy - סקר חדש של יותר מ -200,000 גלקסיות המודד את האור מכמות גדולה מהיקום - הצלחנו לאחרונה לענות על שאלה זו. בנינו את מה שאנחנו מכנים "הספקטרום הקוסמי", המייצג את כל הסכום של כל האנרגיה בנפח המקומי של היקום הנפלט באורכי גל אופטי שונים של אור. כך נראה הספקטרום הקוסמי:

זהו גרף של האנרגיה הנפלטת ביקום לאורכי גל שונים של אור (נתונים כאן). אור אולטרה סגול וכחול נמצא בצד שמאל ואור אדום בצד ימין. זה נבנה על ידי הוספת כל הספקטרום האישי של הגלקסיות הנפרדות בסקר 2dF. הסכום מייצג את האור של כל הכוכבים. אנו מאמינים כי מכיוון שסקר ה- 2dF הוא כה גדול (מגיע לכמה מיליארדי שנות אור), עד כי הספקטרום הזה מייצג באמת. אנו יכולים גם להראות כך את הספקטרום הקוסמי:

כאן שמנו את הצבע המשוער שהעין הייתה רואה בכל אורך גל אור (אם כי איננו באמת יכולים לראות הרבה אור מתחת לכ -4,000 אנגסטרומים, האולטרה סגול הקרוב; ובקפדנות, מסכים לא יכולים להציג במדויק צבעים מונוכרומטיים, את צבעי הקשת) .

אתה יכול לחשוב על זה כמו מה שהעין הייתה רואה אם ​​היינו מכניסים את כל האור ביקום דרך מנסרה לייצור קשת בענן. עוצמת הצבע עומדת ביחס לעוצמתה ביקום.

אז מהו הצבע הממוצע? כלומר הצבע שהמשקיף היה רואה אם ​​יש להם את היקום בתיבה, ויכול היה לראות את כל האור בבת אחת (וזה לא זז, עבור צופה אמיתי על פני כדור הארץ, ככל שהגלקסיה רחוקה מאיתנו היא יותר הסרנו את כל האור מחדש לפני ששילבנו.

כדי לענות על שאלה זו עלינו לחשב את התגובה הממוצעת של העין האנושית לצבעים אלה. כיצד אנו מבטאים את הצבע הזה? הדרך האובייקטיבית ביותר היא לצטט את ערכי ה- CIE x, y המציינים את מיקום הצבע בתרשים הכרומטיות של CIE ומכאן הגירוי שהעין תראה. כל ספקטרום עם אותו x, y חייב לתת את אותו צבע נתפס. המספרים הללו הם (0.345,0.345) והם חזקים, חישבנו אותם עבור דגימות משנה שונות של סקר 2dF והם משתנים באופן לא משמעותי. אפילו חישבנו אותם עבור הסקר הספקטרוסקופי Sloan Digital Sky Survey (אשר יעקוף את 2dFGRS כסקר המשמרות האדומים הגדול ביותר מתישהו בשנת 2002) והם למעשה זהים.

אבל מה הצבע בפועל? ובכן לשם כך עלינו להניח כמה הנחות בנוגע לראייה אנושית ומידת ההארה הכללית. עלינו לדעת באיזה צג אתה, הקורא, משתמש! כמובן שזה בלתי אפשרי, אבל אנחנו יכולים לנחש ממוצע. אז הנה הצבעים:

מהם כל הצבעים האלה? הם מייצגים את צבע היקום עבור נקודות לבנות שונות, המייצגים את ההסתגלות של העין האנושית לסוגים שונים של תאורה. אנו נתפוס צבעים שונים בנסיבות שונות, וסוג הספקטרום שנראה 'לבן' ישתנה. תקן נפוץ הוא 'D65', הקרוב להגדרת אור יום (בשמיים מעט מעוננים) כבן לבן, ובהשוואה אליו נראה היקום אדמדם. 'E מאיר' (נקודה לבנה שווה אנרגיה שווה) הוא אולי מה שהיית רואה לבן כאשר מותאם כהה. 'מואר A' מייצג תאורה פנימית, לעומת היקום (ואור היום) כחול מאוד. אנו מציגים גם את הצבע עם ובלי תיקון גמא של 2.2, וזה הדבר הטוב ביותר לעשות לתצוגה על גבי צגים טיפוסיים. אנו מספקים את הקובץ הליניארי, כך שתוכלו ליישם גמא משלכם אם תרצו.

כמעט בוודאות שאתה צריך להסתכל על תיקוני הצבעים שכותרתם 'גמא', אך לא כל התצוגות זהות כך שהקילומטראז 'שלך עשוי להשתנות.

אז מה קרה ל"טורקיז "?
מצאנו באג בקוד שלנו! בחישוב המקורי שלנו, שאולי קראת בעיתונות, השתמשנו (בתום לב) בתוכנה עם נקודה לבנה לא סטנדרטית. במקום זאת, זה היה אמור להשתמש בנקודה לבנה D65, אך לא החיל אותה. התוצאה הייתה נקודה לבנה אפקטיבית מעט יותר אדומה מ E המאיר (כאילו כמה אורות ניאון אדומים היו בסביבה) ב 0.365,0.335. למרות שערכי ה- x, y של היקום אינם משתנים מחישובנו המקורי, השינוי בנקודה הלבנה גרם ליקום להראות 'טורקיז'. (כלומר x, y, נשאר זהה, אך ערכי RGB אפקטיביים מתאימים משתנים).

מיותר לציין כי מאז אותו חישוב ראשון ניהלנו הרבה התכתבויות עם מדעני צבע, וכעת כתבנו תוכנה משלנו בכדי להשיג ערך צבע מדויק יותר. אנו מודים שצבע היקום היה משהו של גימיק, לנסות ולהפוך את הסיפור שלנו על הספקטרום לנגיש יותר. עם זאת זהו דבר שניתן לחישוב בפועל ולכן אנו מאמינים שחשוב שנמצא נכון.

ברצוננו לציין כי כוונתנו המקורית הייתה רק הערת שוליים משעשעת בעיתון שלנו, סיפור העיתונות המקורי התפוצץ מעבר לציפיות הפרועות ביותר שלנו! הטעות לקחה זמן מה לממש ולעקוב אחריה. רק לקומץ מדעני צבע היה המומחיות לאתר את הטעות. מוסר השכל אחד מהסיפור הזה הוא שהיינו צריכים לשים לב יותר להיבט 'מדע הצבעים' והאם גם זה היה שיפוט.

די דיבורים. אז איזה צבע היקום?
באמת שהתשובה כל כך קרובה לבן, קשה לומר. זו הסיבה ששגיאה כה קטנה השפיעה כה גדולה. הבחירה הנפוצה ביותר עבור לבן היא D65. עם זאת, אם היה מכניס קרן של ספקטרום קוסמי לחדר מואר חזק על ידי נורות בלבד (מואר A), הוא היה נראה כחול מאוד, כפי שמוצג לעיל. בסך הכל, כנראה ש- Illuminant E הוא הנכון ביותר, עבור התבוננות ביקום מרחוק בתנאים חשוכים. אז הניחוש החדש והטוב ביותר שלנו הוא:

בז '

אם כי ניתן לטעון שהוא עשוי להראות ורדרד יותר (כמו D65 למעלה). בהצלחה אם תוכלו לראות את ההבדל בין צבע זה לבן! אתה אמור להיות מסוגל לראות אותו, אולם אם היינו הופכים את הרקע לדף שחור, זה היה קשה מאוד! היו לנו מספר הצעות לצבע זה שנחשף אלינו. יש לנו את העשירייה הראשונה, ואנחנו רואים שהזוכה כ"קוסמי לאטה "מוטה לקפאין!

הדמיה של היקום
בגלל כל המורכבויות האלה החלטנו לראות בעצמנו. מארק פיירצ'יילד במעבדות הצבעוניות של מונסל ברוצ'סטר, ניו יורק עובד איתנו כדי לבצע הדמיה של הספקטרום הקוסמי, הם יכולים לשלוט במקורות האור בכדי לתת בדיוק את אותו גירוי עיניים אדומות / ירוקות / כחולות כמו שהיית רואה מהספקטרום הקוסמי. לאחר מכן נוכל לראות זאת במגוון תנאי תאורה, אולי המדמה חלל עמוק, ונראה בעצמנו את הצבע האמיתי של היקום.

סיפור המדע האמיתי
כמובן שהמניע האמיתי שלנו לחישוב הספקטרום הקוסמי היה באמת הרבה יותר מאשר הפקת תמונות צבעוניות יפות אלה. הצבע מעניין אך למעשה הספקטרום הקוסמי עשיר בפירוט ומספר לנו הרבה יותר על ההיסטוריה של היווצרות הכוכבים ביקום. אולי שמתם לב לעיל שהספקטרום הקוסמי מכיל קווים כהים ופסים בהירים, אלה תואמים את הפליטה והקליטה האופיינית של אלמנטים שונים:

אלה עשויים להזכיר לך קווי Fraunhofer בספקטרום השמש. אותו תהליך בדיוק של קליטה אטומית נמצא בעבודה. חוזק הקווים הכהים נקבע על ידי הטמפרטורות של הכוכבים התורמים לספקטרום הקוסמי. לכוכבים ישנים יותר יש אווירה קרירה יותר ומייצרים מערך קווים שונה לכוכבים צעירים לוהטים. על ידי ניתוח הספקטרום נוכל לחשב את הפרופורציות היחסיות של אלה ולנסות להסיק מה היה שיעור היווצרות הכוכבים בעידני היקום האחרונים. הפרטים הגוריים של ניתוח זה ניתנים ב- Baldry, Glazebrook, et al. 2002. תמונה פשוטה של ​​ההיסטוריה הסבירה ביותר שלנו להיווצרות הכוכבים ביקום מוצגת כאן:

כל הדגמים הללו נותנים את הספקטרום הקוסמי הנכון בסקר 2dF וכולם אומרים שרוב הכוכבים במגזין החלל נוצרו לפני יותר מחמישה מיליארד שנים. זה כמובן מרמז שצבע היקום היה שונה בעבר כאשר היו כוכבים צעירים כחולים וחמים יותר. למעשה אנו יכולים לחשב מה זה מהמודל המתאים ביותר שלנו. התפתחות הצבע מלפני 13 מיליארד שנה ל -7 מיליארד שנה בעתיד נראית כך תחת ההנחות השונות שלנו:

היקום התחיל בצעירותו וכחול, והלך לאדום בהדרגה ככל שאוכלוסיית הכוכבים הענקיים "האדומים" התפתחו. קצב היווצרות הכוכבים החדשים ירד באופן משקעי ב 6 מיליארד השנים האחרונות בגלל הירידה במאגרי הגז הבין-כוכבי ליצירת כוכבים חדשים. ככל שקצב היווצרות הכוכבים ימשיך לרדת וכוכבים רבים יותר יהפכו לענקים אדומים, צבע היקום יהפוך לאדום יותר ויותר. בסופו של דבר כל הכוכבים ייעלמו ולא יישאר דבר מלבד חורים שחורים. גם אלה יתנדפו בסופו של דבר בתהליך הוקינג ולא יישאר דבר מלבד אור ישן, אשר עצמו יתאדים ככל שהיקום יתרחב לנצח (במודל הקוסמולוגי הנוכחי).

המקור המקורי: מהדורת חדשות JHU