Каким был первый цвет во Вселенной?
Какого цвета Вселенная? Первое, что приходит на ум, когда мы начинаем задаваться подобным вопросом, глядя на ночное небо, конечно же становится черный — универсальный цвет мироздания. Вместе с тем, мы упускаем из виду тот факт, что Вселенная в реальной жизни по-настоящему утопает в море цвета, который проявляется в сине-белых мерцаниях молодых звезд, в пурпурном свечении облаков из водорода и огромном разнообразии красок древних туманностей. Помимо цветов, которые мы можем наблюдать невооруженным глазом, существуют также вспышки рентгеновского излучения и гамма-лучей и даже древнее реликтовое излучение, которые наотрез отказывается видеть человеческий глаз. Космос наполнен цветами, видимыми и невидимыми, однако до появления всего изобилия космических цветов, существовал всего один цвет — первый цвет Вселенной.
НАСА предоставила иллюстрацию, на которой изображена эволюция Вселенной. Слева — Большой взрыв, справа-современное представление вселенной
Как родилась Вселенная?
День рождения Вселенной произошел примерно 13,8 миллиардов лет назад, чему поспособствовал так называемый Большой взрыв, породивший не только наше мироздание, но и вас с вами. Считается, что момент Большого взрыва представлял из себя яркую вспышку света, которая появилась из глубин темноты, но это не совсем точное описание появления необыкновенного космического явления.
Большой взрыв не мог возникнуть в пустом пространстве: он был наполнен энергией, которая буквально разрывала крошечную частицу будущего мироздания изнутри. Сразу после взрыва, температура новорожденной Вселенной была настолько высока, что свет как таковой полностью отсутствовал. Космической среде необходимо было остыть в течение доли секунды, прежде чем смогли бы появиться первые фотоны. Таким образом, спустя примерно 10 секунд после своего рождения, Вселенная вступила в так называемую фотонную эпоху. В эпоху фотонов температура юной Вселенной была еще слишком высока для того, чтобы свет мог проникнуть через достаточно плотную плазму. Цвет не появлялся до тех пор, пока ядра и электроны мироздания не охладились настолько, чтобы они могли соединиться в атомы. Для того, чтобы настолько сильно остыть, Вселенной понадобилось 380 000 лет.
Ранняя Вселенная была невероятно горячей и состояла из большого количества гелия, лития, дейтерия и водорода
Когда Вселенная достаточно остыла, она представляла из себя космическое облако, состоящее из водорода и гелия, диаметр которого составлял около 84 миллионов световых лет. Это именно то свечение, которое называется космическим микроволновым фоном. За миллиарды лет свечение смогло остыть до такой степени, что его температура стала достигать менее 3 градусов выше нуля. Для сравнения с его первым появлением, когда температура Вселенной достигала около 3000 градусов Кельвина, ранняя вселенная обладала ярким и одновременно теплым свечением.
Первый цвет во Вселенной
Благодаря изучению свойств абсолютно черного тела, мы имеем хорошее представление о том, каким может быть первый цвет вселенной. Ранняя Вселенная обладала практически равномерной температурой, а ее свет поглощался по принципу черного тела. Большинство объектов, в зависимости от материала из которого они состоят, получают свой цвет, но цвет черного тела полностью зависит только от его собственной температуры. При температуре около 3000 К полностью черное тело приобретает яркое оранжевое свечение, которое можно сравнить со светом старой старой 60-ваттной лампочки.
В последующие несколько сотен миллионов лет Вселенная, имеющая слабое оранжевое свечение, покраснеет, потому что процесс ее расширения и охлаждения не остановится. В итоге Вселенная станет черной. Примерно через 400 миллионов лет уже сформируются первые сине-белые звезды. В процессе появления и развития новых звезд и галактик, космос начнет приобретать множество новых цветов.
В 2002 году Иван Балдри и Карл Глазебрук путем сложных вычислений смогли определить настоящий цвет Вселенной. В конечном итоге, у них получился цвет бледно-коричневого загара, который исследователи назвали цветом “космического латте”
Но даже этот цвет не будет оставаться неизменным. По мере старения и умирания старых звезд будет оставаться только глубоко-красное свечение тусклых коричневых карликов. Однако спустя триллионы лет даже такой свет звезд полностью исчезнет, из-за чего Вселенная превратится в бескрайнее бездонное море черного цвета.
Несмотря на этот печальный факт, у нас еще есть долгие миллионы и миллиарды лет, в течение которых у человечества еще будет возможность как следует налюбоваться ярким ночным видом, открывающегося с поверхности нашей ярко-синей планеты.
Источник
Какого цвета Вселенная?
Вселенная купается в море света: от сине-белых мерцаний молодых звёзд, до глубокого красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых человеческими глазами, есть вспышки рентгеновских и гамма-лучей, мощные радиовспышки 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 появилась 13,8 миллиардов лет назад, после Большого Взрыва. В самый ранний момент она была более плотной и горячей, чем когда-либо ещё. Большой Взрыв часто визуализируется как яркая вспышка света, появляющаяся из моря тьмы, но это не точная картина. Большой Взрыв не произошёл в пустом пространстве. Большой Взрыв был расширяющимся пространством, наполненным энергией.
Сначала температура была настолько высокой, что света не было. Космос должен был остыть в течение доли секунды, прежде чем смогли бы появиться фотоны. Примерно через 10 секунд Вселенная вступила в фотонную эпоху. Протоны и нейтроны остыли в ядрах водорода и гелия, и пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около 1 миллиарда градусов Кельвина.
Но хотя свет был, цвета ещё не было. Цвет – это то, что мы можем видеть, или, по крайней мере, какие-то приборы могли бы видеть. В эпоху фотонов температура была настолько высокой, что свет не мог проникнуть в плотную плазму. Цвет не появится, пока ядра и электроны не охладятся достаточно, чтобы соединиться в атомы. Вселенной понадобилось 380 000 лет, чтобы так сильно остыть.
Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.
К тому времени наблюдаемая Вселенная стала прозрачным космическим облаком водорода и гелия, диаметром 84 миллиона световых лет. Все фотоны, образовавшиеся в Большом Взрыве, наконец-то смогли свободно перемещаться в пространстве и времени.
Это то, что мы сейчас видим, как космический микроволновый фон – свечение, оставшееся от времени, когда Вселенную, наконец, можно было увидеть. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что оно теперь имеет температуру менее 3 градусов выше абсолютного нуля. Когда оно впервые появилось, Вселенная была намного теплее, около 3000 К. Ранняя Вселенная была наполнена ярким тёплым свечением.
У нас есть хорошее представление о том, что это был за цвет. Ранняя Вселенная имела почти равномерную температуру, а её свет имел распределение длин волн, характерное для чёрного тела. Многие объекты получают свой цвет, в зависимости от типа материала, из которого они сделаны. Но цвет чёрного тела зависит только от его температуры. Чёрное тело, при температуре около 3000 К, будет иметь ярко-оранжево-белое свечение, похожее на тёплый свет старой 60-ваттной лампочки.
На этом изображении, полученном с помощью Очень Большого Телескопа (ESO) показана эмиссионная туманность RCW 36. Авторы и права: ESO.
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, увидели бы оранжевое свечение, похожее на огонь в камине.
В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение исчезнет и покраснеет, поскольку Вселенная продолжит расширяться и охлаждаться. В конце концов, Вселенная станет чёрной.
Примерно через 400 миллионов лет после Большого Взрыва, начали формироваться первые блестящие сине-белые звёзды, и появился новый свет. По мере появления и развития звёзд 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 звёзд и галактик, чтобы определить текущий цвет Вселенной. Получился бледно-коричневый загар, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали цвет “космический латте”.
Шаровое звёздное скопление NGC 362. Авторы и права: Hubble.
Даже этот цвет будет виден только некоторое время. Поскольку большие голубые звёзды стареют и умирают, останется только глубокое красное свечение карликовых звёзд. Наконец, через триллионы лет даже их свет погаснет, и Вселенная станет чёрным морем. Все цвета со временем исчезнут, и время унесёт нас всех во тьму.
Но пока, цвета Вселенной всё ещё радуют нас. И если вы когда-нибудь будете сидеть у костра с кофе со сливками, когда смотрите на темноту ночи, знайте, что вы купаетесь в космических цветах. Прошлом, настоящем и будущем.
Источник
Какого же цвета космос?
Представьте себе ночное небо , усыпанное звездами. Какое же оно красивое и черное(?). Почему мы считаем что космос и вся вселенная черная? Может быть они совсем другого цвета.
И правда, согласно современным представлениям вселенная бесконечна, и равномерно заполнена звездами и галактиками. Получается, куда бы мы не ткнули пальцем в небо, в любом месте мы далеко или близко обнаружим какую нибудь звезду. То есть как в глухом лесу мы повсюду окружены стеной из удаленных деревьев, также и ночное небо, по идее, должно быть ослепительно ярким от света далеких-далеких звезд.
Однако почему-то мы видим его черным. В чем же дело?
Это так называемый фотометрический парадокс . Его объяснение таково : вселенная безгранична, но ограничения в ней все-таки есть . Во-первых , ограниченна скорость света (300 000 метров в секунду) , и чем дальше находится звезда, тем больше времени нужно чтобы ее свет добрался до нас. А во-вторых , ограничен возраст вселенной, ей всего лишь 13,8 миллиарда лет. И многие звезды находятся настолько далеко, что их свет просто-напросто не добрался до нас за все время существования мира . Это, словно, мы ждем грома от далекой грозы, молния уже сверкнула, но звук еще до нас не дошел.
Получается мы видим космос черным, просто потому-что там нет света?
Подождите, а что значит «видим» ? Это обычно то, что мы воспринимаем глазами, но видимый свет это лишь крохотная часть от всего диапазона электромагнитных волн. Есть же ведь еще радиоволны, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, и т. д.
Единственное что их отличает от привычного нам цвета, это длина волны, а по факту, это практически такой же свет, только мы его не видим. Но мы построили приборы, которые это могут. На сайте http://www.chromoscope.net/ можно посмотреть как выглядит вселенная в разных диапазонах волн . Конечно, изображение рисуется в псевдо-цветах, чтобы мы могли хоть что-то увидеть, но взгляните, насколько же много излучения в космосе, которое мы не можем разглядеть своими глазам.
Вот что интересно, свет от далеких галактик идет до нас очень долго, мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. И смотрите, теоретически, мы можем увидеть свет, который шел до нас 13,8 миллиардов лет , а это возраст вселенной.
Источник
Цвет космоса
В науке воображение особенно востребовано. Это не только математика или логика, но нечто между красотой и поэзией.
— Мария Митчелл
Глядя на необъятность ночного неба, где есть несколько облачков, нет Луны, в достаточно тёмное время суток, вы увидите не просто тысячи крохотных белых точек, освещающих чёрный навес ночи.
Хотя в среднем звёзды белого цвета, тому есть важная причина. Наши глаза в результате эволюции привыкли видеть очень узкую часть спектра, известную нам, как видимый свет, от фиолетового цвета с длиной волны в 400 нм, до красного света с 700 нм.
По сути, эти длины волн ничем особым не выделяются, просто так получилось. Но это случилось на поверхности Земли, которая днём освещена Солнцем!
Это значит, что звёзды, горящие при температурах выше, чем Солнце, будут казаться нам голубыми, а более холодные будут казаться, по мере уменьшения, жёлтыми, оранжевыми, и даже красными. В южном полушарии вид Южного креста и оконечных звёзд демонстрирует этот контраст.
В обоих полушариях великое зимнее созвездие, Орион (восходящий в сентябре в 2 часа утра), включает звёзды, варьирующиеся от тёмно-оранжевого Бетельгейзе до ярко-голубых звёзд в поясе.
И хотя эти звёзды на изображениях такие цветастые, это мало что объясняет.
На обеих картинках можно найти продолжительные красноватые регионы. Это явно не холодные красные звёзды. Картинка «астрономическое изображение дня», появившаяся накануне написания этой статьи, показывала в крупном масштабе этот красноватый регион туманности в Орионе с изображения выше.
Эта замечательная туманность имеет два видимых для человеческих глаз цвета, из тех, что можно встретить в пыльных регионах космоса. Синяя туманность слева ярко контрастирует с большим красным свечением справа.
Оказывается, что районы космоса, светящиеся красным, встречаются немного чаще, но и синих районов также хватает. Вопрос, над которым вы наверняка размышляете, это – отчего так? Давайте подробнее рассмотрим находящийся недалеко пояс Ориона.
Знаменитая туманность Конская Голова — пыльный и тёмный силуэт, окружённый светящимся красным регионом. Хотите — верьте, хотите — нет,– светиться красным эту туманность заставляют юные, горячие, очень голубые звёзды! Секрет кроется в самом распространённом элементе Вселенной: водороде. Только самые горячие голубые звёзды испускают высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение, способное ионизировать нейтральные атомы водорода, находящиеся в межзвёздном пространстве.
Ионизация атома происходит через выбивание его электрона, и чем горячее ваша ближайшая звезда, тем больше водорода она сможет ионизировать! Ионизированный водород не излучает свет – наоборот, он его поглощает. Но после такой ионизации мы получаем участок космоса, где полно ионизированных атомов и свободных электронов. Когда они встречаются друг с другом, то воссоединяются. И именно в такие моменты они излучают свет!
Большая часть излучения находится в ультрафиолете, но та часть, что видна нам, относится ко вполне конкретной длине волны: 656 нм, которую мы воспринимаем, как ярко-красный цвет!
Так что, если вы видите рассеянное красноватое свечение в дальнем космосе, оно показывает наличие газа водорода, окружающего горячие молодые звёзды. Поэтому туманность Орла выглядит для нас красной, и огромные регионы спиральных галактик кажутся красными: это водород, находящийся в районах формирования новых горячих звёзд!
Если бы горячую звезду (или звёзды) окружал не водород, а множество элементов потяжелее, набор цветов был бы совсем другим. Встречая такой редкий случай в горячем регионе, мы наслаждаемся потрясающим световым шоу.
Поэтому, если посмотреть на остатки сверхновой (как туманность Вуаль, выше) или планетарную туманность (как Кольцевая туманность, ниже) – где недавно исчезнувшие звёзды раскидали после себя углерод, кислород, кремний, неон и другие тяжёлые элементы – можно увидеть потрясающее шоу цветов, вызванное дождём электронов, падающих на эти ионизированные атомы.
Но один из цветов мы пока не объяснили – это пыльные туманности, светящиеся голубым. Возможно, самая известная из них – это Плеяды.
Хотя Плеяды – регион, наполненный молодыми голубыми звёздами, но, тем не менее, недостаточно горячими для того, чтобы ионизировать атомы, находящиеся в межзвёздном пространстве! Вместо этого пыль только отражает свет, идущий от этих звёзд, и поэтому эти голубые регионы известны, как отражательные туманности.
Даже если звезда и не голубая, её отражательная туманность обычно голубого цвета (с некоторыми исключениями), по той же причине, почему небо голубое: космическая пыль, как и атмосфера Земли, лучше рассеивает голубой цвет, чем красный!
И когда свет сталкивается с нейтральным, не ионизированным, газом, то красный свет просто проходит насквозь, с отражением лишь небольшой его части, а голубой рассеивается во всех направлениях, в том числе и в нашем!
Поэтому, смотря на огромный комплекс молекулярных облаков в созвездии Ориона – в сотни световых лет в поперечнике – можно увидеть, что он наполнен как испускающими, так и отражательными туманностями, а ещё и тёмными полосками поглощающей пыли!
Вот так горячие звёзды, водород, более тяжёлые элементы и рассеивающая свет пыль, вместе со светом, исходящим от всех окружающих звёзд, работают вместе над освещением глубин космоса всем спектром видимого света!
Если вы начали представлять, что можно было бы увидеть, если бы вместо крохотной части видимого спектра мы могли бы видеть всё, от гамма-лучей до радиоволн, поздравляю! Вы только что поняли, зачем нам нужны телескопы, чувствительные к такому разнообразию длин волн, и почему мы используем композиции ложных цветов со всей этой информацией.
Большое разнообразие информации, видимой нашими глазами, покрывает лишь 1/60 долю всех длин волн электромагнитного спектра на логарифмической шкале! Так что радуйтесь тому, что видите, и причинам, почему оно именно такого света, но не верьте, что существует лишь то, что вы видите. Существует целая Вселенная, и каждый день наука помогает нам видеть её и понимать её ещё чуть больше. Не забывайте, как важно смотреть.
Источник