天文|宇宙中的第一种颜色是什么?
简介:宇宙内除丰富的肉眼可见的颜色外 , 还有X射线、伽马射线、无线电脉冲 , 宇宙微波等光芒 。 然而在这其中最早出现的颜色被描述为一种橙白色光芒 , 随着恒星的诞生及演变 , 宇宙开始呈现新的颜色 。 2002年当下宇宙的平均颜色是浅棕色 。
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宇宙中(诞生)的第一抹色彩是什么?
宇宙沐浴在光的海洋中 , 从青年恒星们蓝白色的闪烁到氢分子云层暗红色的辉光 。 不限于人眼所见的色彩 , 还有X射线和伽马射线的频闪 , 充满威力的无线电暴 , 以及宇宙微波背景道不明而总在出现的辉光 。 宇宙充满了见与不见的 , 古老的和新的色彩 。 但凡此种种 , 存在一种颜色出现在所有其他颜色之前——宇宙的第一抹色彩 。
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宇宙源于138亿年(注:13800000000年)前的大爆炸 。 在它最早期的时刻 , 它比原来更加密集和炙热得多得多 。 大爆炸通常被视作黑暗的海洋中呈现出的闪烁的光芒 , 但那不是一幅精确的画面 。 大爆炸没有爆炸进入到真空区域 。 大爆炸是一个充满能量的扩充空间 。
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这副图示展现了宇宙的演变 , 从左边的大爆炸 , 到右边的现代(几倍)时期 。 图片(来源):美国国家航空航天局
起初 , (宇宙)温度是如此之高以至于光不存在 。 宇宙不得不冷却下小至又小秒 , 在光子可能出现之前 。 大约10秒后 , 宇宙进入了光子时代 。 质子和中子已经冷却成氢和氦的原子核 , 太空充满了一种原子核、电子和光子(组成)的等离子体 。 那时 , 宇宙的温度约为10亿开尔文(热力学温度)(注:1000000000K) 。
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但是甚至就算有光 , 至此也没有色彩 。 色彩是我们可以看到的事物 , 或者至少某种类别眼睛可以看到 。 在光子时代 , (宇宙)温度是如此之高以至于光无法穿透密集的等离子体 。 色彩直到原子核和电子冷却至足以结合成原子时才将可能出现 。 宇宙花了38万年(注:380000年)冷却到那般 。
然后紧接着 , 可观测到的宇宙是一个横跨8400万光年(注:84000000光年)由氢和氦组成的透明宇宙分子云 。 然后紧接着 , 所有那些大爆炸中形成的光子最终都可以自由得流过时空 。
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艺术家对普朗克(空间天文台)——欧洲航天局(European Space Agency)操作的一站空间天文台 , 和宇宙微波背景的构绘 。 信源:欧洲航天局和普朗克联合中心(the Planck Collaboration)——迪克罗博士(D. Ducros)
这就是我们现在看到的宇宙微波背景——来自宇宙可以终于被看到时发出的光之余辉(辉光) 。 数十亿年来 , 辉光已经冷却到的程度——现在它的温度在绝对零度上不及3度 。 当它第一次出现时 , 宇宙的确温暖得多 , 大约3,000K 。 早期的宇宙充满了明亮温暖的辉光 。
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黑体的颜色随温度的变化 。
信源:达瑞兹?科瓦尔奇克 , 借助维基百科
(注:原图为gif动图 , 网页版希望改进)
我们非常了解那第一抹色彩的颜色 。 早期宇宙——彻底拥有一个几乎均一化的温度 , 而且它的光 , 拥有波长分布——被认知为黑体 。 许多物质从构成它们的材质类型来赋予颜色 , 但是黑体的颜色仅取决于它的温度 。 (温度)约3,000 K的黑体将可能拥有一种光亮的橙白色辉光 , 类似一盏旧的60瓦灯泡温暖的光 。
人类不能非常精确得看颜色 。 我们感知的颜色不仅取决于光的实际颜色 , 还取决于它的亮度以及我们的眼睛是否黑暗自适应 。 如果我们可能回到那第一缕光的时刻 , 我们将可能感知到类似于火光的橙色辉光 。
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一种早期宇宙更加精确的颜色 。 信源:普朗克/红外数据处理分析中心(IPAC:Infrared Processing and Analysis Center)
在接下来的数万万年间 , 随着宇宙持续扩张和冷却 , 微弱的橙色辉光将逐渐消失而变红 。 最终 , 宇宙将褪为黑色 。 大约4亿年(注:400000000年)后 , 第一批恒星开始出现了 , 而且新的光出现了 。 明亮的蓝白色恒星 。 随着恒星和星系出现和演化 , 宇宙开始呈现出一种新的色彩 。
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