Kujutise krediit: JHU
John Hopkinsi ülikooli astronoomid teatasid mitu nädalat tagasi, et kui keskmistada universumi kõigi tähtede värv, siis on tulemuseks akvamariinivärv. Kui nad vea tuhisesid ja arvutused ümber tegid, muutus kogu universumi keskmine värvus beežiks.
Mis värvi on universum? Sellele pealtnäha lihtsale küsimusele pole astronoomid kunagi päriselt vastuseid andnud. Universumi kogu valguse täpset ja täielikku loendust on keeruline läbi viia.
Kuid kasutades 2dF galaktika punanihke uuringut - uut enam kui 200 000 galaktika uuringut, mis mõõdab universumi suurest ruumist tulevat valgust -, oleme viimasel ajal saanud proovida sellele küsimusele vastata. Oleme ehitanud selle, mida me kutsume “kosmiliseks spektriks”, mis tähistab kogu energia summat universumi lokaalses ruumis, mida kiirgab erinevatel valguse optilistel lainepikkustel. See näeb välja kosmiline spekter:
See on universumis eralduva energia graafik erinevatel valguse lainepikkustel (andmed siin). Ultraviolett- ja sinine tuli on vasakul ja punane tuli paremal. Selle konstrueerimiseks liidetakse 2dF uuringus kõigi galaktikate individuaalsed spektrid. Summa tähistab kõigi tähtede valgust. Me usume, et kuna 2dF uuring on nii suur (ulatudes mitme miljardi valgusaastani), on see spekter tõeliselt esinduslik. Samuti võime kosmilist spektrit näidata nii:
Oleme siia pannud ligikaudse värvi, mida silm igal valguse lainepikkusel näeks (kuigi me ei näe tegelikult palju valgust alla 4000 angstromi, peaaegu ultraviolettkiirguse all; rangelt ei suuda monitorid täpselt näidata monokromaatseid värve, vikerkaare värve). .
Võite mõelda sellele, mida silm näeks, kui paneksime kogu Universumis oleva valguse prisma läbi vikerkaare. Värvi intensiivsus on võrdeline selle intensiivsusega Universumis.
Mis on keskmine värv? st seda värvi, mida vaatleja näeks, kui neil oleks universum kastis, ja nad näeksid kogu valgust korraga (ja see ei liikunud, tõelise vaatleja jaoks maa peal, mida kaugemal on galaktika meist, seda enam see on Enne ühendamist oleme kogu oma valguse punaseks nihutanud).
Sellele küsimusele vastamiseks peame arvutama inimsilma keskmise reageeringu nendele värvidele. Kuidas me seda värvi väljendame? Kõige objektiivsem viis on tsiteerida CIE x, y väärtusi, mis täpsustavad värvi asukohta CIE kromaatilisusskeemil ja seega ka stiimulit, mida silm näeks. Kõik sama x, y spektrid peavad andma sama tajutavat värvi. Need arvud on (0,345,0,345) ja nad on vastupidavad. Oleme need arvutanud 2dF-uuringu erinevate alavalimite jaoks ja need erinevad märkimisväärselt. Oleme neid isegi arvutanud Sloan Digital Sky Survey spektroskoopilise uuringu jaoks (mis möödub 2dFGRS-st kui 2002. aasta suurimast punanihke uuringust) ja need on põhimõtteliselt samad.
Kuid mis on tegelik värv? Selleks peame tegema mõned eeldused inimese nägemise ja üldise valgustuse taseme kohta. Samuti peame teadma, millist monitori teie, lugeja, kasutate! Muidugi on see võimatu, kuid võime keskmise arvata. Siin on siis värvid:
Mis need värvid kõik on? Need tähistavad universumi värvi erinevate valgete punktide jaoks, mis tähistavad inimese silma kohanemist erinevat tüüpi valgustusega. Me tajume erinevaid värve erinevates olukordades ja spektri tüüp, mis tundub valge, varieerub. Tavaline standard on D65, mis on päevavalguse (veidi pilves taevas) lähedal valgena ja millega universum näib punakas. 'Illuminant E' (võrdse energiaga valge punkt) on ehk see, mida näeksite valgena pimedas kohanemisel. 'Illuminant A' tähistab sisevalgustust, võrreldes sellega, et universum (ja päevavalgus) on väga sinine. Näitame värvi ka gammakorrektsiooniga 2,2 ja ilma selleta, mis on tüüpilistel monitoridel kuvamiseks kõige parem. Pakume lineaarset faili, nii et saate soovi korral rakendada oma gammat.
Peaaegu kindlasti peate vaatama värvilaike, millel on silt gamma, kuid mitte kõik kuvarid pole ühesugused, nii et läbisõit võib erineda.
Mis siis juhtus “türkiisiga”?
Leidsime oma koodist vea! Meie algses kalkulatsioonis, mida olete võib-olla ajakirjanduses lugenud, kasutasime (heas usus) tarkvara, millel on mittestandardne valge punkt. Pigem pidi see kasutama valget punkti D65, kuid ei rakendanud seda. Tulemuseks oli efektiivne valge punkt, mis oli mõnevõrra punasem kui valgust E (justkui mõned punased neoonvalgused oleksid ümber) väärtusel 0,365,0,335. Ehkki Universumi x, y väärtused ei muutu meie algsest arvutusest, muutis valge punkti nihkumine universumi tunduvaks türkiissiniseks. (st x, y jääb samaks, kuid vastavad efektiivsed RGB väärtused nihkuvad).
Ütlematagi selge, et alates esimesest arvutusest on meil olnud palju kirjavahetusi värviteadlastega ja täpsema värviväärtuse saamiseks on nüüd kirjutatud oma tarkvara. Tunnistame, et Universumi värv oli midagi triki, et proovida muuta meie lugu spektrites kättesaadavamaks. Sellegipoolest on see tegelik arvutatav asi, nii et usume, et on oluline see õigesti korda saada.
Tahame juhtida tähelepanu sellele, et meie algne kavatsus oli vaid lõbus joonealune märkus meie paberis, originaalne ajakirjanduslugu puhus üle meie kõige metsikumate ootuste! Viga võttis mõistmiseks ja jälile saamiseks pisut aega. Ainult käputäis värviteadlasi oskasid vea tuvastamiseks vajalikke teadmisi. Selle loo üheks moraaliks on see, et oleksime pidanud rohkem tähelepanu pöörama värviteaduse aspektile ja sellele oleks ka viidatud.
Piisavalt palju juttu. Mis värvi on universum?
Tõesti, vastus on nii lähedal valgele, seda on raske öelda. Sellepärast oli nii väikesel veal nii suur mõju. Valgete jaoks on kõige tavalisem valik D65. Kuid kui kosmose spektri kiir tuleks sisse viia ruumi, mida valgustavad ainult lambipirnid (valgustav A), tundub see ülalt sinisena, nagu ülal näidatud. Üldiselt on ilmselt kõige valgustatum E kõige õigem universumi kaugele pimedates oludes vaatamiseks. Nii et meie uus parim oletus on järgmine:
BEIGE
Kuigi on vaieldav, kas see võib tunduda roosakas (nagu eespool D65). Õnn, kui näete erinevust selle värvi ja valge vahel! Te peaksite saama seda lihtsalt näha, aga kui oleksime lehe tausta mustaks teinud, oleks see väga keeruline! Selle värvi kohta on meile saatnud arvukalt ettepanekuid. Meie esikümnesse kuulub võitja ja see on „Cosmic Latte”, kuna see on kofeiiniga kallutatud!
Universumi simulatsioon
Kõigi nende keerukuste tõttu oleme otsustanud enda jaoks näha. Mark Fairchild Munselli värvilaborites (Rochester, NY) teeb meiega koostööd kosmilise spektri simulatsiooni tegemiseks. Nad saavad juhtida valgusallikaid, et anda täpselt sama punase / rohelise / sinise silma stimulatsioon, nagu näeksite kosmilisest spektrist. Seejärel saame seda vaadata erinevates valgustingimustes, näiteks simuleerida sügavat ruumi, ja näha iseenda jaoks Universumi tõelist värvi.
Päris teaduslugu
Muidugi oli meie tegelik motiiv kosmilise spektri arvutamiseks tõesti palju enamat kui nende ilusate värvipiltide tootmine. Värv on huvitav, kuid tegelikult on kosmiline spekter detailirikas ja räägib meile palju rohkem tähtede kujunemise ajaloost Universumis. Võib-olla olete juba märganud, et kosmiline spekter sisaldab tumedaid jooni ja heledaid ribasid, need vastavad eri elementide iseloomulikule emissioonile ja neeldumisele:
Need võivad teile meelde tuletada Fraunhoferi jooni Päikesespektris. Täpselt sama protsess on ka aatomis. Tumedate joonte tugevuse määravad kosmilist spektrit mõjutavate tähtede temperatuurid. Vanematel tähtedel on jahedam õhkkond ja nad tekitavad kuumadele noortele tähtedele erineva joonekomplekti. Spektrit analüüsides saame nende suhtelised proportsioonid välja ja võime järeldada, milline oli tähtede moodustumise kiirus universumi eelmistel ajastutel. Selle analüüsi uhked üksikasjad on toodud Baldry, Glazebrook jt. 2002. Siin on toodud lihtne pilt meie tuletatud kõige tõenäolisemast tähekujunduse ajaloost Universumis:
Kõik need mudelid annavad 2dF-i uuringus õige kosmilise spektri ja kõigi nende sõnul moodustas enamus Kosmoseajakirja tähtedest enam kui 5 miljardit aastat tagasi. See muidugi tähendab, et Universumi värv oleks varem olnud teistsugune, kui oleks olnud rohkem noori noori siniseid tähti. Tegelikult saame meie kõige sobivama mudeli järgi arvutada, mis see oleks. Värvi areng 13 miljardist aastast tagasi 7 miljardi aastani tulevikus näeb meie eelduste kohaselt välja järgmine:
Universum sai alguse noorelt ja siniselt ning kasvas arenenud punaste hiiglaslike tähtede populatsiooni moodustumisel järk-järgult punasemaks. Uute tähtede moodustumise kiirus on viimase 6 miljardi aasta jooksul järsult vähenenud tänu tähtedevahelise gaasi varude vähenemisele uute tähtede moodustamiseks. Kuna tähtede moodustumise kiirus väheneb jätkuvalt ja rohkem tähti saab punasteks hiiglasteks, muutuvad Universumi värvid punasemaks ja punasemaks. Lõpuks kaovad kõik tähed ja järele ei jää muud kui mustad augud. Ka need aurustuvad Hawkingi protsessi kaudu lõpuks ning alles ei jää muud kui vana valgus, mis Universumi igaveseks laienedes punastub (praeguses kosmoloogilises mudelis).
Algne allikas: JHU pressiteade
