Какого цвета Вселенная? Вашего утреннего латте — и вот как это выяснили

Какой цвет у Вселенной? На первый взгляд, вопрос кажется детским. Черный, с редкими точками звезд. Но что, если взять абсолютно весь свет от сотен тысяч галактик и смешать его в один-единственный оттенок? Каким он будет?

И вот уже за детским вопросом стоит серьезная астрофизика. И ответ, полученный учеными Карлом Глейзбруком и Иваном Болдри, оказался неожиданным. Средний цвет Вселенной — бледно-бежевый. Оттенок, которому авторы исследования, не без иронии, дали имя «космический латте».

Гораздо интереснее то, как ученые его вычислили.

Как «увидеть» весь свет сразу?

Вы не можете просто направить телескоп в небо и получить средний цвет. Свет от далеких галактик идет к нам миллиарды лет, а пространство за это время расширяется. Расширение растягивает световую волну, смещая ее в красную часть спектра. Это явление называется красным смещением. Чтобы узнать истинный цвет галактики, нужно сначала убрать этот эффект.

Именно это и проделали авторы исследования. Они взяли данные проекта 2dF Galaxy Redshift Survey — масштабного обзора, который на тот момент каталогизировал свет более чем 200 000 галактик. Ученые обработали спектр каждой из них, скорректировали красное смещение, а затем сложили все результаты.

Получился график, который они назвали «космическим спектром». По сути, это усредненный световой отпечаток нашей части Вселенной. Он показывает, сколько энергии космос излучает на каждой длине волны видимого света — от фиолетового до красного. Именно на основе этого совокупного спектра и был вычислен итоговый цвет.

Бежевый — это не так просто

Звучит прямолинейно, но здесь начинается самое интересное. Дело в том, что цвет — это не только физическая характеристика света, но и продукт нашего восприятия. Наш мозг постоянно адаптируется к освещению. Белый лист бумаги кажется нам белым и при ярком солнечном свете, и в комнате с желтоватой лампой. Мозг вносит поправку.

Какой же свет считать белым для всей Вселенной?

Ученые показали, как меняется восприятие «космического латте» в зависимости от так называемой точки белого.

• Если за эталон белого взять дневной свет в пасмурный день (стандарт D65), то цвет Вселенной покажется слегка розоватым.
• Если смотреть на него в комнате с обычной лампой накаливания, он будет выглядеть отчетливо голубым.

Наиболее корректным для наблюдателя, смотрящего на Вселенную из абсолютной темноты, исследователи сочли стандарт «Illuminant E». При этой калибровке и получается тот самый светлый бежево-белый оттенок. Оттенок, который мы бы увидели, будь у нас возможность посмотреть на весь свет космоса со стороны.

История, скрытая в спектре

Цвет был скорее побочным продуктом исследования. Главную ценность для науки представляет сам космический спектр. Он испещрен темными и яркими линиями — это отпечатки химических элементов.

Каждый атом поглощает и излучает свет на строго определенных частотах. Анализируя эти линии, можно узнать, из чего состоят звезды в галактиках. Но не только это. Характер линий напрямую зависит от температуры и возраста звезды.

• Молодые, горячие, массивные звезды светят ярко-синим светом и оставляют один набор спектральных линий.
• Старые, более холодные звезды-гиганты светят красным и оранжевым.

Космический спектр — это сумма всех этих излучений. Проанализировав его структуру, астрономы смогли сделать вывод о том, каких звезд во Вселенной больше. В общем свете преобладают спектры старых, проэволюционировавших звезд. Это указало на то, что пик звездообразования во Вселенной уже давно прошел.

Вселенная, которая стареет и краснеет

Данные показали, что большинство звезд, свет которых мы видим сегодня, сформировалось более пяти миллиардов лет назад. Когда-то, в своей юности, Вселенная была гораздо более активным местом. В ней рождалось огромное количество горячих голубых гигантов. Тогда ее средний цвет был бы отчетливо голубым.

Но те времена прошли. Запасы межзвездного газа, топлива для новых светил, истощаются. Темп рождения звезд резко упал за последние шесть миллиардов лет. Молодые голубые звезды умирают быстро, а на смену им приходят долгоживущие и более тусклые красные. Вселенная постепенно стареет и краснеет.

Этот процесс будет продолжаться. В далеком будущем она станет еще более красной, пока последние звезды не погаснут, оставив после себя лишь черные дыры и остывающие останки.

Так что «космический латте» — это цвет нашего космоса в его зрелости. Цвет Вселенной, которая уже миновала свой бурный рассвет и медленно движется к закату. И вот детский вопрос о цвете оказался ключом к биографии самой Вселенной.

Источник: The Cosmic Spectrum and the Color of the Universe