Какой был первый цвет во Вселенной?

Вестерлунд 2. (NASA/ESA/Hubble Heritage Team/A. Nota/Westerlund 2 Science Team)

Вселенная купается в море света, от бело-голубого мерцания молодых звезд до темно-красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых человеческому глазу, существуют вспышки рентгеновского и гамма-излучения, мощные радиовсплески и слабое вездесущее свечение космического микроволнового фона.

Космос наполнен цветами видимыми и невидимыми, древними и новыми. Но из всех них был один цвет, который появился раньше всех остальных, первый цвет Вселенной.

Вселенная началась 13,8 миллиардов лет назад с Большого Взрыва. В самый ранний момент он был более плотным и горячим, чем когда-либо снова. Большой Взрыв часто визуализируют как яркую вспышку света, появляющуюся из моря тьмы, но это не точная картина.

Большой взрыв не взорвался в пустом пространстве. Большой взрыв был расширяющимся пространством, наполненным энергией.

Эволюция Вселенной, от Большого взрыва слева до современности справа. (НАСА)

Сначала температура была настолько высока, что света не существовало. Космос должен был остыть на доли секунды, прежде чем могли появиться фотоны. Примерно через 10 секунд Вселенная вошла в фотонную эпоху.

Протоны и нейтроны превратились в ядра водорода и гелия, а пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около миллиарда градусов Кельвина.

Но хотя и был свет, еще не было цвета. Цвет — это то, что мы можем видеть или, по крайней мере, могут видеть какие-то глаза. В эпоху фотонов температуры были настолько высоки, что свет не мог проникнуть сквозь плотную плазму.

Цвет не появится, пока ядра и электроны не остынут достаточно, чтобы соединиться в атомы.Вселенной потребовалось 380 000 лет, чтобы так сильно остыть.

К тому времени наблюдаемая Вселенная представляла собой прозрачное космическое облако водорода и гелия диаметром 84 миллиона световых лет. Все эти фотоны, образовавшиеся в результате Большого взрыва, наконец-то смогли свободно течь сквозь пространство и время.

Космический микроволновый фон. (ESA/Planck Collaboration/D. Ducros)

Это то, что мы сейчас видим как космический микроволновый фон, это сияние света того времени, когда Вселенную, наконец, можно было увидеть. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что теперь его температура составляет менее 3 градусов выше абсолютного нуля.

Когда она впервые появилась, Вселенная была намного теплее, около 3000 К. Ранняя Вселенная была наполнена ярким теплым свечением.

У нас есть хорошее представление о том, что это был за первый цвет. Ранняя Вселенная имела почти постоянную температуру, а ее свет имел распределение длин волн, известное как черное тело.

Цвет абсолютно черного тела зависит от его температуры. (Дариуш Ковальчик/Википедия)

Многие объекты получают свой цвет в зависимости от типа материала, из которого они сделаны, но цвет абсолютно черного тела зависит только от его температуры. Черное тело при температуре около 3000 К будет иметь яркое оранжево-белое свечение, похожее на теплый свет старой 60-ваттной лампочки.

Люди не очень точно различают цвета. Цвет, который мы воспринимаем, зависит не только от фактического цвета света, но и от его яркости, а также от того, адаптированы ли наши глаза к темноте. Если бы мы могли вернуться к периоду того первого света, мы, вероятно, восприняли бы оранжевое свечение, похожее на свет огня.

Более точный цвет ранней Вселенной. (Планк/IPAC)

В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение погасло и покраснело, поскольку Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться. В конце концов, Вселенная станет черной.

Примерно через 400 миллионов лет начали появляться первые звезды и появился новый свет. Яркие сине-белые звезды. По мере появления и развития звезд и галактик космос начал приобретать новый цвет.

В 2002 году Карл Глейзбрук и Иван Болдри вычислили средний цвет всего света, который мы видим сегодня от звезд и галактик, чтобы определить текущий цвет Вселенной. Получился бледно-коричневый цвет, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали цвет космическим латте.

(Брайан Коберлейн)

Даже этот цвет будет длиться только какое-то время. По мере того, как большие голубые звезды стареют и умирают, останется только темно-красное свечение карликовых звезд. Наконец, через триллионы лет даже их свет померкнет, и Вселенная станет черным морем. Все цвета со временем тускнеют, и время унесет всех нас во тьму.

Но пока краски Вселенной все еще рисуют нас. И если вы когда-нибудь будете сидеть у костра с кофе со сливками и смотреть в темноту ночи, знайте, что вы купаетесь в космических цветах. Прошлое, настоящее и будущее.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочитайте оригинальную статью.