Какого цвета Вселенная?

Вселенная купается в море света: от сине-белых мерцаний молодых звёзд, до глубокого красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых человеческими глазами, есть вспышки рентгеновских и гамма-лучей, мощные радиовспышки и слабое, постоянно присутствующее свечение космического микроволнового фона. Космос наполнен цветами, видимыми и невидимыми, древними и новыми. Но из всего этого был один цвет, который появился перед всеми остальными, – первый цвет Вселенной.

Вселенная появилась 13,8 миллиардов лет назад, после Большого Взрыва. В самый ранний момент она была более плотной и горячей, чем когда-либо ещё. Большой Взрыв часто визуализируется как яркая вспышка света, появляющаяся из моря тьмы, но это не точная картина. Большой Взрыв не произошёл в пустом пространстве. Большой Взрыв был расширяющимся пространством, наполненным энергией.

Сначала температура была настолько высокой, что света не было. Космос должен был остыть в течение доли секунды, прежде чем смогли бы появиться фотоны. Примерно через 10 секунд Вселенная вступила в фотонную эпоху. Протоны и нейтроны остыли в ядрах водорода и гелия, и пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около 1 миллиарда градусов Кельвина.

Но хотя свет был, цвета ещё не было. Цвет – это то, что мы можем видеть, или, по крайней мере, какие-то приборы могли бы видеть. В эпоху фотонов температура была настолько высокой, что свет не мог проникнуть в плотную плазму. Цвет не появится, пока ядра и электроны не охладятся достаточно, чтобы соединиться в атомы. Вселенной понадобилось 380 000 лет, чтобы так сильно остыть.

К тому времени наблюдаемая Вселенная стала прозрачным космическим облаком водорода и гелия, диаметром 84 миллиона световых лет. Все фотоны, образовавшиеся в Большом Взрыве, наконец-то смогли свободно перемещаться в пространстве и времени.

Это то, что мы сейчас видим, как космический микроволновый фон – свечение, оставшееся от времени, когда Вселенную, наконец, можно было увидеть. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что оно теперь имеет температуру менее 3 градусов выше абсолютного нуля. Когда оно впервые появилось, Вселенная была намного теплее, около 3000 К. Ранняя Вселенная была наполнена ярким тёплым свечением.

У нас есть хорошее представление о том, что это был за цвет. Ранняя Вселенная имела почти равномерную температуру, а её свет имел распределение длин волн, характерное для чёрного тела. Многие объекты получают свой цвет, в зависимости от типа материала, из которого они сделаны. Но цвет чёрного тела зависит только от его температуры. Чёрное тело, при температуре около 3000 К, будет иметь ярко-оранжево-белое свечение, похожее на тёплый свет старой 60-ваттной лампочки.

Люди не очень точно видят цвет. Цвет, который мы воспринимаем, зависит не только от фактического цвета света, но и от его яркости, а также от того, приспособлены ли наши глаза к темноте. Если бы мы могли вернуться к периоду этого первого света, мы бы, вероятно, увидели бы оранжевое свечение, похожее на огонь в камине.

В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение исчезнет и покраснеет, поскольку Вселенная продолжит расширяться и охлаждаться. В конце концов, Вселенная станет чёрной.

Примерно через 400 миллионов лет после Большого Взрыва, начали формироваться первые блестящие сине-белые звёзды, и появился новый свет. По мере появления и развития звёзд 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 звёзд и галактик, чтобы определить текущий цвет Вселенной. Получился бледно-коричневый загар, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали цвет “космический латте”.

Даже этот цвет будет виден только некоторое время. Поскольку большие голубые звёзды стареют и умирают, останется только глубокое красное свечение карликовых звёзд. Наконец, через триллионы лет даже их свет погаснет, и Вселенная станет чёрным морем. Все цвета со временем исчезнут, и время унесёт нас всех во тьму.

Но пока, цвета Вселенной всё ещё радуют нас. И если вы когда-нибудь будете сидеть у костра с кофе со сливками, когда смотрите на темноту ночи, знайте, что вы купаетесь в космических цветах. Прошлом, настоящем и будущем.