宇宙中的第一种颜色是什么?

简介:宇宙内除丰富的肉眼可见的颜色外,还有X射线、伽马射线、无线电脉冲,宇宙微波等光芒。然而在这其中最早出现的颜色被描述为一种橙白色光芒,随着恒星的诞生及演变,宇宙开始呈现新的颜色。2002年当下宇宙的平均颜色是浅棕色。

宇宙中(诞生)的第一抹色彩是什么?

宇宙沐浴在光的海洋中,从青年恒星们蓝白色的闪烁到氢分子云层暗红色的辉光。不限于人眼所见的色彩,还有X射线和伽马射线的频闪,充满威力的无线电暴,以及宇宙微波背景道不明而总在出现的辉光。宇宙充满了见与不见的,古老的和新的色彩。但凡此种种,存在一种颜色出现在所有其他颜色之前——宇宙的第一抹色彩。

宇宙源于138亿年(注:13800000000年)前的大爆炸。在它最早期的时刻,它比原来更加密集和炙热得多得多。大爆炸通常被视作黑暗的海洋中呈现出的闪烁的光芒,但那不是一幅精确的画面。大爆炸没有爆炸进入到真空区域。大爆炸是一个充满能量的扩充空间。

这副图示展现了宇宙的演变,从左边的大爆炸,到右边的现代(几倍)时期。图片(来源):美国国家航空航天局

起初,(宇宙)温度是如此之高以至于光不存在。宇宙不得不冷却下小至又小秒,在光子可能出现之前。大约10秒后,宇宙进入了光子时代。质子和中子已经冷却成氢和氦的原子核,太空充满了一种原子核、电子和光子(组成)的等离子体。那时,宇宙的温度约为10亿开尔文(热力学温度)(注:1000000000K)。

但是甚至就算有光,至此也没有色彩。色彩是我们可以看到的事物,或者至少某种类别眼睛可以看到。在光子时代,(宇宙)温度是如此之高以至于光无法穿透密集的等离子体。色彩直到原子核和电子冷却至足以结合成原子时才将可能出现。宇宙花了38万年(注:380000年)冷却到那般。

然后紧接着,可观测到的宇宙是一个横跨8400万光年(注:84000000光年)由氢和氦组成的透明宇宙分子云。然后紧接着,所有那些大爆炸中形成的光子最终都可以自由得流过时空。

艺术家对普朗克(空间天文台)——欧洲航天局(European Space Agency)操作的一站空间天文台,和宇宙微波背景的构绘。信源:欧洲航天局和普朗克联合中心(the Planck Collaboration)——迪克罗博士(D. Ducros)

这就是我们现在看到的宇宙微波背景——来自宇宙可以终于被看到时发出的光之余辉(辉光)。数十亿年来,辉光已经冷却到的程度——现在它的温度在绝对零度上不及3度。当它第一次出现时,宇宙的确温暖得多,大约3,000K。早期的宇宙充满了明亮温暖的辉光。

黑体的颜色随温度的变化。

信源:达瑞兹•科瓦尔奇克,借助维基百科

(注:原图为gif动图,网页版希望改进)

我们非常了解那第一抹色彩的颜色。早期宇宙——彻底拥有一个几乎均一化的温度,而且它的光,拥有波长分布——被认知为黑体。许多物质从构成它们的材质类型来赋予颜色,但是黑体的颜色仅取决于它的温度。(温度)约3,000 K的黑体将可能拥有一种光亮的橙白色辉光,类似一盏旧的60瓦灯泡温暖的光。

人类不能非常精确得看颜色。我们感知的颜色不仅取决于光的实际颜色,还取决于它的亮度以及我们的眼睛是否黑暗自适应。如果我们可能回到那第一缕光的时刻,我们将可能感知到类似于火光的橙色辉光。

一种早期宇宙更加精确的颜色。信源:普朗克/红外数据处理分析中心(IPAC:Infrared Processing and Analysis Center)

在接下来的数万万年间,随着宇宙持续扩张和冷却,微弱的橙色辉光将逐渐消失而变红。最终,宇宙将褪为黑色。大约4亿年(注:400000000年)后,第一批恒星开始出现了,而且新的光出现了。明亮的蓝白色恒星。随着恒星和星系出现和演化,宇宙开始呈现出一种新的色彩。

在2002年,卡尔•格莱兹布鲁克(Karl Glazebrook)和伊凡•鲍德里(Ivan Baldry)计算了我们从如今的恒星和星系中看到的所有光的平均色,来确定宇宙当前的颜色。结果是一种淡棕色,类似于带有奶油的咖啡色。他们将颜色命名为“宇宙拿铁色”。

宇宙当前的色彩。信源:布莱恩•科布莱恩(Brian Koberlein)

甚至这种色彩将只能持续片刻。随着大型蓝色恒星的衰老和死亡,只有矮星的暗红色辉光将保持。最终,在数万亿年后,甚至它们的光将消失,而且宇宙将变成一片暗黑之海。所有色彩消逝于时间,并且我们所有人将被时间带入黑暗。

但是对于现在,宇宙的色彩依旧描(kun)绘(huo)着我们。而且如果你曾站在火旁,持着一杯奶盖咖啡,当你望向夜晚的漆黑,知晓你被宇宙的色彩沐浴。过去,现在,和将来。

作者: Brian Koberlein

FY: BlitheLove Brian Koberlein

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