رصيد الصورة: JHU
أعلن علماء الفلك من جامعة جون هوبكنز منذ عدة أسابيع أنه إذا حسبت متوسط لون جميع النجوم في الكون ، فستكون النتيجة لونًا زبرجدًا. حسنًا ، اتضح أن لديهم خطأ في برنامجهم يخلط الألوان معًا بشكل غير صحيح. بمجرد أن قاموا بسحق الخطأ ، وإعادة إجراء حساباتهم ، أصبح متوسط لون الكون كله بيج.
ما هو لون الكون؟ هذا السؤال الذي يبدو بسيطًا لم يُجب عليه علماء الفلك أبدًا. من الصعب إجراء إحصاء دقيق وكامل لكل الضوء في الكون.
ومع ذلك ، باستخدام 2dF Galaxy Redshift Survey - مسح جديد لأكثر من 200000 مجرة تقيس الضوء من حجم كبير من الكون - تمكنا مؤخرًا من محاولة الإجابة على هذا السؤال. لقد بنينا ما نسميه 'الطيف الكوني' ، والذي يمثل مجموع كل الطاقة في الحجم المحلي للكون المنبعثة عند أطوال موجية ضوئية مختلفة. هذا ما يبدو عليه الطيف الكوني:
هذا رسم بياني للطاقة المنبعثة في الكون لأطوال موجية مختلفة من الضوء (البيانات هنا). يوجد ضوء فوق بنفسجي وأزرق على اليسار والضوء الأحمر على اليمين. يتم إنشاء هذا عن طريق جمع كل الأطياف الفردية للمجرات المنفصلة في المسح 2dF. يمثل المجموع ضوء كل النجوم. نعتقد أنه نظرًا لأن المسح 2dF كبير جدًا (يصل إلى عدة مليارات من السنين الضوئية) ، فإن هذا الطيف يمثل حقًا. يمكننا أيضًا إظهار الطيف الكوني بهذه الطريقة:
لقد وضعنا هنا اللون التقريبي الذي ستراه العين عند كل طول موجي للضوء (على الرغم من أننا لا نستطيع حقًا رؤية الكثير من الضوء أقل من 4000 أنجستروم ، بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية ؛ وبشكل صارم ، لا يمكن للشاشات عرض الألوان أحادية اللون بدقة ، ألوان قوس قزح) .
يمكنك التفكير في هذا على أنه ما ستراه العين إذا وضعنا كل الضوء في الكون من خلال منشور لإنتاج قوس قزح. كثافة اللون تتناسب مع شدته في الكون.
إذن ما هو متوسط اللون؟ أي اللون الذي يمكن للمراقب رؤيته إذا كان لديه الكون في صندوق ، ويمكنه رؤية كل الضوء في وقت واحد (ولم يكن يتحرك ، بالنسبة لمراقب حقيقي على الأرض ، كلما ابتعدت المجرة عنا كلما كانت أكثر انزياح أحمر. لقد قمنا بإزالة الانزياح الأحمر عن كل ضوءنا قبل الجمع).
للإجابة على هذا السؤال يجب أن نحسب متوسط استجابة العين البشرية لهذه الألوان. كيف نعبر عن هذا اللون؟ الطريقة الأكثر موضوعية هي الاقتباس من قيم CIE x و y التي تحدد موقع اللون في مخطط اللونية CIE ومن ثم التحفيز الذي ستراه العين. أي طيف له نفس س ، ص يجب أن يعطي نفس اللون المدرك. هذه الأرقام هي (0.345،0.345) وهي قوية ، وقد حسبناها لعينات فرعية مختلفة من المسح 2dF وهي تختلف بشكل ضئيل. لقد قمنا بحسابهم حتى من أجل المسح الطيفي لمسح Sloan الرقمي للسماء (والذي سيتجاوز 2dFGRS كأكبر مسح للانزياح الأحمر في وقت ما في عام 2002) وهم في الأساس نفس الشيء.
لكن ما هو اللون الفعلي؟ حسنًا للقيام بذلك ، يتعين علينا وضع بعض الافتراضات حول الرؤية البشرية ودرجة الإضاءة العامة. نحتاج أيضًا إلى معرفة جهاز العرض الذي تستخدمه أنت ، القارئ! بالطبع هذا مستحيل ، لكن يمكننا عمل تخمين متوسط. إذن ها هي الألوان:
ما كل هذه الألوان؟ إنها تمثل لون الكون لنقاط بيضاء مختلفة ، والتي تمثل تكيف العين البشرية مع أنواع مختلفة من الإضاءة. سوف ندرك ألوانًا مختلفة في ظل ظروف مختلفة ، وسيختلف نوع الطيف الذي يظهر 'أبيض'. المعيار الشائع هو 'D65' ، وهو قريب من ضبط ضوء النهار (في سماء ملبدة بالغيوم قليلاً) على أنه أبيض اللون ، ومقارنته مع الكون الذي يبدو ضارب إلى الحمرة. ربما يكون 'Illuminant E' (النقطة البيضاء المتساوية للطاقة) هو ما تراه للأبيض عندما يتكيف الظلام. يمثل 'Illuminant A' الإضاءة الداخلية ، مقارنةً بالكون (وضوء النهار) الذي يكون أزرقًا جدًا. نعرض أيضًا اللون مع أو بدون تصحيح جاما 2.2 ، وهو أفضل ما يمكن فعله للعرض على الشاشات العادية. نحن نقدم الملف الخطي ، حتى تتمكن من تطبيق جاما الخاص بك إذا كنت ترغب في ذلك.
من المؤكد تقريبًا أنك بحاجة إلى إلقاء نظرة على تصحيحات الألوان المسماة 'جاما' ، ولكن ليست كل شاشات العرض متماثلة ، لذا قد يختلف عدد الأميال المقطوعة.
إذن ماذا حدث لـ 'الفيروز'؟
وجدنا خطأ في كودنا! في حساباتنا الأصلية ، والتي ربما تكون قد قرأتها في الصحف ، استخدمنا (بحسن نية) برنامجًا بنقطة بيضاء غير قياسية. بالأحرى كان من المفترض أن تستخدم النقطة البيضاء D65 ، لكنها لم تطبقها. كانت النتيجة نقطة بيضاء فعالة أكثر احمرارًا إلى حد ما من Illuminant E (كما لو كانت بعض أضواء النيون الحمراء موجودة) عند 0.365،0.335. على الرغم من أن قيم x و y للكون لم تتغير عن حساباتنا الأصلية ، إلا أن التحول في النقطة البيضاء جعل الكون يبدو 'فيروزي'. (على سبيل المثال ، x ، y ، تظل كما هي ، لكن تتغير قيم RGB الفعالة المقابلة).
وغني عن القول أنه منذ الحساب الأول ، أجرينا الكثير من المراسلات مع علماء الألوان ، وقد كتبنا الآن برنامجنا الخاص للحصول على قيمة ألوان أكثر دقة. نحن نعترف بأن لون الكون كان وسيلة للتحايل ، لمحاولة جعل قصتنا على الأطياف أكثر سهولة. ومع ذلك ، فهو شيء يمكن حسابه فعليًا ، لذلك نعتقد أنه من المهم تصحيحه.
نود أن نشير إلى أن نيتنا الأصلية كانت مجرد حاشية سفلية مسلية في ورقتنا البحثية ، فقد انفجرت القصة الصحفية الأصلية بما يتجاوز توقعاتنا الأكثر جموحًا! استغرق الخطأ بعض الوقت لإدراكه وتعقبه. فقط عدد قليل من علماء الألوان لديهم الخبرة لاكتشاف الخطأ. تتمثل إحدى أخلاقيات هذه القصة في أننا يجب أن نولي مزيدًا من الاهتمام لجانب 'علم الألوان' وأن نحكم على ذلك أيضًا.
يكفي الحديث. إذن ما هو لون الكون؟
حقًا الإجابة قريبة جدًا من اللون الأبيض ، ومن الصعب تحديدها. هذا هو السبب في أن مثل هذا الخطأ الصغير كان له مثل هذا التأثير الكبير. الخيار الأكثر شيوعًا للأبيض هو D65. ومع ذلك ، إذا أدخل المرء شعاعًا من الطيف الكوني إلى غرفة مضاءة بقوة بواسطة المصابيح الكهربائية فقط (الإنارة أ) ، فستظهر باللون الأزرق جدًا ، كما هو موضح أعلاه. بشكل عام ، ربما يكون Illuminant E هو الأصح ، للنظر إلى الكون من بعيد في الظروف المظلمة. لذا فإن أفضل تخمين جديد لدينا هو:
اللون البيج
على الرغم من أنه يمكن الجدل أنه قد يبدو أكثر وردية (مثل D65 أعلاه). حظًا موفقًا إذا كان بإمكانك رؤية الفرق بين هذا اللون والأبيض! يجب أن تكون قادرًا على رؤيته فقط ، ولكن إذا جعلنا خلفية الصفحة سوداء ، فسيكون ذلك صعبًا للغاية! لدينا العديد من الاقتراحات حول هذا اللون الذي تم إرساله إلينا. لدينا العشرة الأوائل ، ونعتبر الفائز هو 'Cosmic Latte' لأنه متحيز للكافيين!
محاكاة للكون
بسبب كل هذه التعقيدات قررنا أن نرى بأنفسنا. يعمل مارك فيرتشايلد من مختبرات مونسيل كولور في روتشستر ، نيويورك معنا لعمل محاكاة للطيف الكوني ، يمكنهم التحكم في مصادر الضوء لإعطاء نفس تحفيز العين الأحمر / الأخضر / الأزرق تمامًا كما تراه من الطيف الكوني. سنكون قادرين بعد ذلك على رؤية هذا في ظل مجموعة متنوعة من ظروف الإضاءة ، وربما محاكاة الفضاء السحيق ، ونرى بأنفسنا اللون الحقيقي للكون.
قصة العلم الحقيقي
بالطبع ، كان دافعنا الحقيقي لحساب الطيف الكوني أكثر بكثير من إنتاج هذه الصور الملونة الجميلة. اللون مثير للاهتمام ولكن في الحقيقة الطيف الكوني غني بالتفاصيل ويخبرنا الكثير عن تاريخ تشكل النجوم في الكون. ربما لاحظت أعلاه أن الطيف الكوني يحتوي على خطوط داكنة وعصابات لامعة ، وهذه تتوافق مع انبعاث وامتصاص العناصر المختلفة:
قد تذكرك هذه بخطوط فراونهوفر في الطيف الشمسي. بالضبط نفس عملية الامتصاص الذري تعمل. يتم تحديد قوة الخطوط المظلمة من خلال درجات حرارة النجوم المساهمة في الطيف الكوني. النجوم الأقدم لها أجواء أكثر برودة وتنتج مجموعة مختلفة من الخطوط للنجوم الفتية الحارة. من خلال تحليل الطيف ، يمكننا تحديد النسب النسبية لها ومحاولة استنتاج معدل تشكل النجوم في العصور الماضية للكون. ترد التفاصيل الدموية لهذا التحليل في Baldry ، Glazebrook ، وآخرون. 2002. تظهر هنا صورة بسيطة لتاريخنا المحتمل الأكثر ترجيحًا لتكوين النجوم في الكون:
كل هذه النماذج تعطي الطيف الكوني الصحيح في المسح 2dF وكلها تقول أن غالبية النجوم في الكون اليوم تشكلت منذ أكثر من 5 مليارات سنة. يشير هذا بالطبع إلى أن لون الكون كان سيكون مختلفًا في الماضي عندما كان هناك المزيد من النجوم الزرقاء الشابة الساخنة. في الواقع ، يمكننا حساب ماهية هذا النموذج من أفضل نموذج لدينا. يبدو تطور اللون من 13 مليار سنة إلى 7 مليارات سنة في المستقبل على هذا النحو في ظل افتراضاتنا المختلفة:
بدأ الكون شابًا وأزرقًا ، وازداد لونه تدريجيًا مع تكوّن عدد النجوم العملاقة 'الحمراء' المتطورة. انخفض معدل تكون النجوم الجديدة بشكل حاد في الستة مليارات سنة الماضية بسبب انخفاض احتياطيات الغاز بين النجوم لتكوين نجوم جديدة. مع استمرار معدل تشكل النجوم في الانخفاض وتحول المزيد من النجوم إلى عمالقة حمراء ، يصبح لون الكون أكثر احمرارًا وأكثر احمرارًا. في النهاية ستختفي كل النجوم ولن يبقى شيء سوى الثقوب السوداء. ستتبخر هذه أيضًا في النهاية عبر عملية هوكينج ولن يتبقى شيء باستثناء الضوء القديم ، الذي سيتحول إلى اللون الأحمر مع توسع الكون إلى الأبد (في النموذج الكوني الحالي).
المصدر الأصلي: بيان صحفي JHU
