Каким был первый цвет во Вселенной (нет, это не черный)

В журнале Universe Today вышла статья с заголовком «Каким был первый цвет во Вселенной?». Вопреки расхожему мнению, это был не черный. Кроме того, авторы рассказали, в какой оттенок сейчас окрашена наша Вселенная.

Космос в инфракрасном диапазоне

Во Вселенной существует множество цветов: от сине-белых мерцаний молодых звезд до глубокого красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых для человеческого глаза, есть вспышки рентгеновских и гамма-лучей, мощные радиовспышки и слабое, постоянно присутствующее свечение космического микроволнового фона. Но есть один цвет, который появился прежде остальных.

Современная наука полагает, что Вселенная началась 13,8 миллиарда лет назад с Большого взрыва. Хотя многие считают, что это было что-то вроде яркой вспышки света, появившейся из мира тьмы, это не точная картина. Большой взрыв не взорвался в пустом пространстве, скорее, он был расширяющимся пространством, наполненным энергией.

Эта иллюстрация показывает эволюцию Вселенной, от Большого взрыва слева до современного времени справа. Изображение: NASA

Сначала температура была настолько высока, что света вовсе не было. Космос должен был остыть, чтобы могли появиться фотоны. Примерно через 10 секунд Вселенная вступила в фотонную эпоху: протоны и нейтроны остыли в ядрах водорода и гелия, а пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около миллиарда градусов Кельвина.

Но хотя свет был, цвета тогда еще не было. Цвет не появится до тех пор, пока ядра и электроны не охладятся настолько, чтобы соединиться в атомы. Вселенной понадобилось на это 380 000 лет.

К тому времени наблюдаемая Вселенная была прозрачным космическим облаком водорода и гелия диаметром 84 миллиона световых лет. К тому времени все эти фотоны, образовавшиеся в результате Большого взрыва, наконец-то смогли свободно течь в пространстве и времени.

Космический микроволновый фон. Изображение: ESA

Это то, что мы сейчас видим как космический микроволновый фон. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что теперь оно имеет температуру менее 3 градусов выше абсолютного нуля (который равен -273,15 °C). Когда свет впервые появился, Вселенная была намного теплее, около 3000 градусов Кельвина (2726 °C). Ранняя вселенная была наполнена ярким теплым свечением.

И у ученых есть идея, что это было за свечение. Ранняя Вселенная имела почти равномерную температуру, а ее свет имел распределение длин волн, известное как черное тело. Многие объекты получают свой цвет в зависимости от типа материала, из которого они сделаны, но цвет черного тела зависит только от его температуры. Черное тело при температуре около 3000 К будет иметь ярко-оранжево-белое свечение, похожее на теплый свет старой 60-ваттной лампочки.

Скорее всего, если бы люди это увидели, что восприняли бы как оранжевое свечение, похожее на огонь камина.

Более точный цвет ранней Вселенной. Изображение: Planck/IPAC

В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение будет угасать и краснеть, пока Вселенная продолжит расширяться и охлаждаться. В конце концов Вселенная станет черной. Примерно через 400 миллионов лет начали появляться первые звезды и появились блестящие сине-белые звезды. По мере появления и развития звезд 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 звезд и галактик, чтобы определить текущий цвет Вселенной. Получился бледно-коричневый оттенок, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали это «космическим латте».

Но со временем, когда большие голубые звезды состарятся и умрут, останется лишь глубокое красное свечение карликовых звезд. Наконец, через триллионы лет даже их свет погаснет, и Вселенная станет черным морем.

https://42.tut.by/658571