Crédito da imagem: JHU
Astrônomos da Universidade John Hopkins anunciaram várias semanas atrás que se você calculasse a média de todas as estrelas do universo, o resultado seria uma cor azul-marinho. Depois que eles esmagaram o inseto e refizeram seus cálculos, a cor média de todo o universo tornou-se bege.
Qual é a cor do universo? Essa questão aparentemente simples nunca foi realmente respondida por astrônomos. É difícil fazer um censo preciso e completo de toda a luz do Universo.
No entanto, usando a Pesquisa 2dF Galaxy Redshift - uma nova pesquisa com mais de 200.000 galáxias que mede a luz de um grande volume do Universo - recentemente fomos capazes de tentar responder a essa pergunta. Nós construímos o que chamamos de "O Espectro Cósmico", que representa toda a soma de toda a energia no volume local do universo emitido em diferentes comprimentos de onda ópticos da luz. É assim que o espectro cósmico se parece:
Este é um gráfico da energia emitida no Universo para diferentes comprimentos de onda da luz (dados aqui). A luz ultravioleta e azul está à esquerda e a luz vermelha está à direita. Isso é construído adicionando todos os espectros individuais das galáxias separadas na pesquisa 2dF. A soma representa a luz de todas as estrelas. Acreditamos que, como a pesquisa em 2dF é tão grande (atingindo vários bilhões de anos-luz), esse espectro é realmente representativo. Também podemos mostrar o espectro cósmico desta maneira:
Aqui colocamos a cor aproximada que o olho veria em cada comprimento de onda da luz (embora não possamos realmente ver muita luz abaixo de cerca de 4000 Angstroms, o ultravioleta próximo; e estritamente, os monitores não podem exibir com precisão cores monocromáticas, as cores do arco-íris) .
Você pode pensar nisso como o que os olhos veriam se colocarmos toda a luz no Universo através de um prisma para produzir um arco-íris. A intensidade da cor é proporcional à intensidade no universo.
Então, qual é a cor média? ou seja, a cor que um observador veria se tivesse o Universo em uma caixa e pudesse ver toda a luz de uma só vez (e não estava se movendo, para um observador real na Terra, quanto mais distante uma galáxia de nós, mais ela é redshifted toda a nossa luz antes de combinar).
Para responder a essa pergunta, devemos calcular a resposta média do olho humano a essas cores. Como expressamos essa cor? A maneira mais objetiva de fazer isso é citar os valores CIE x, y que especificam a localização da cor no diagrama de cromaticidade CIE e, portanto, o estímulo que o olho veria. Qualquer espectro com o mesmo x, y deve fornecer a mesma cor percebida. Esses números são (0,345,0,345) e são robustos, foram calculados para diferentes subamostras da pesquisa 2dF e eles variam de forma insignificante. Nós até os computamos para a pesquisa espectroscópica do Sloan Digital Sky Survey (que ultrapassará o 2dFGRS como a maior pesquisa de desvio para o vermelho em 2002) e eles são essencialmente os mesmos.
Mas qual é a cor real? Bem, para fazer isso, temos que fazer algumas suposições sobre a visão humana e o grau de iluminação geral. Também precisamos saber qual monitor você, leitor, está usando! Claro que isso é impossível, mas podemos fazer um palpite médio. Então, aqui estão as cores:
Quais são todas essas cores? Eles representam a cor do universo para diferentes pontos brancos, que representam a adaptação do olho humano a diferentes tipos de iluminação. Perceberemos cores diferentes em diferentes circunstâncias, e o tipo de espectro que aparece 'branco' variará. Um padrão comum é o 'D65', que está próximo de definir a luz do dia (em um céu ligeiramente nublado) como branco e comparado com o qual o universo parece avermelhado. "Iluminante E" (ponto branco de energia igual) é talvez o que você veria no branco quando o escuro fosse adaptado. "Iluminante A" representa a iluminação interna, em comparação com a qual o Universo (e a luz do dia) é muito azul. Também mostramos as cores com e sem uma correção gama de 2,2, que é a melhor coisa a fazer para exibição em monitores comuns. Nós fornecemos o arquivo linear, para que você possa aplicar sua própria gama, se desejar.
É quase certo que você precisa observar as amostras de cores rotuladas como 'gama', mas nem todas as telas são iguais, portanto, sua milhagem pode variar.
Então, o que aconteceu com "turquesa"?
Encontramos um bug em nosso código! Em nosso cálculo original, que você pode ter lido na imprensa, usamos o software (de boa fé) com um ponto branco não padrão. Em vez disso, deveria usar um ponto branco D65, mas não o aplicou. O resultado foi um ponto branco efetivo um pouco mais vermelho que o iluminante E (como se houvesse algumas luzes de neon vermelhas) em 0.365,0.335. Embora os valores x, y do Universo permaneçam inalterados em relação ao cálculo original, a mudança no ponto branco fez o universo parecer "turquesa". (ou seja, x, y, permanece o mesmo, mas os valores RGB efetivos correspondentes mudam).
Desnecessário dizer que, desde o primeiro cálculo, tivemos muita correspondência com cientistas de cores e agora criamos nosso próprio software para obter um valor de cor mais preciso. Admitimos que a cor do Universo era uma espécie de truque, para tentar tornar nossa história sobre espectros mais acessível. No entanto, é uma coisa real calculável, por isso acreditamos que é importante acertar.
Gostaríamos de salientar que nossa intenção original era apenas uma nota de rodapé divertida em nosso artigo; a história original da imprensa explodiu além das nossas expectativas mais loucas! O erro levou algum tempo para perceber e rastrear. Apenas um punhado de cientistas em cores teve a experiência necessária para identificar o erro. Uma moral dessa história é que deveríamos ter prestado mais atenção ao aspecto da 'ciência da cor' e ter essa referência também.
Chega de conversa. Então, de que cor é o universo?
Realmente a resposta está tão próxima do branco, é difícil dizer. É por isso que um erro tão pequeno teve um efeito tão grande. A escolha mais comum para o branco é o D65. No entanto, se alguém introduzir um feixe de espectro cósmico em uma sala fortemente iluminada apenas por lâmpadas (iluminante A), ele parecerá muito azul, como mostrado acima. No geral, provavelmente o iluminante E é o mais correto, para olhar o universo de longe em condições escuras. Portanto, nosso novo melhor palpite é:
BEGE
Embora seja discutível que possa parecer mais rosado (como D65 acima). Boa sorte se você pode ver a diferença entre esta cor e branco! Você deve poder vê-lo, no entanto, se tivéssemos deixado o fundo da página preto, seria muito difícil! Tivemos várias sugestões para essa cor enviadas por e-mail. Temos um dos dez primeiros e consideramos o vencedor o "Latte Cósmico", sendo influenciado pela cafeína!
Uma simulação do Universo
Por causa de todas essas complexidades, decidimos ver por nós mesmos. Mark Fairchild, da Munsell Color Laboratories em Rochester, NY, está trabalhando conosco para fazer uma simulação do espectro cósmico; eles podem controlar as fontes de luz para fornecer exatamente a mesma estimulação de olhos vermelhos / verdes / azuis que você veria no espectro cósmico. Poderemos então ver isso sob uma variedade de condições de iluminação, talvez simulando o espaço profundo, e ver por nós mesmos a verdadeira cor do Universo.
A verdadeira história da ciência
Obviamente, nosso verdadeiro motivo para calcular o espectro cósmico era realmente muito mais do que produzir essas lindas imagens coloridas. A cor é interessante, mas na verdade o espectro cósmico é rico em detalhes e nos conta muito mais sobre a história da formação de estrelas no Universo. Você deve ter notado acima que o espectro cósmico contém linhas escuras e faixas brilhantes, que correspondem à emissão e absorção característica de diferentes elementos:
Isso pode lembrá-lo das linhas Fraunhofer no Espectro Solar. Exatamente o mesmo processo de absorção atômica está em ação. A força das linhas escuras é determinada pelas temperaturas das estrelas que contribuem para o espectro cósmico. Estrelas mais velhas têm atmosferas mais frias e produzem um conjunto diferente de linhas para estrelas jovens quentes. Ao analisar o espectro, podemos calcular as proporções relativas destes e tentar inferir qual foi a taxa de formação de estrelas nas eras passadas do Universo. Os detalhes sangrentos desta análise são dados em Baldry, Glazebrook, et al. 2002. Uma figura simples de nossas histórias mais prováveis inferidas de formação de estrelas no Universo é mostrada aqui:
Todos esses modelos fornecem o espectro cósmico correto na pesquisa 2dF e todos dizem que a maioria das estrelas da Space Magazine se formou há mais de 5 bilhões de anos atrás. É claro que isso implica que a cor do Universo teria sido diferente no passado quando houvesse mais jovens estrelas azuis quentes. De fato, podemos calcular o que isso seria do nosso melhor modelo de ajuste. A evolução da cor de 13 bilhões de anos atrás para 7 bilhões de anos no futuro se parece com isso em nossas várias suposições:
O universo começou jovem e azul e ficou gradualmente mais vermelho à medida que a população de estrelas gigantes "vermelhas" evoluiu. A taxa de formação de novas estrelas diminuiu vertiginosamente nos últimos 6 bilhões de anos devido ao declínio nas reservas de gás interestelar para a formação de novas estrelas. À medida que a taxa de formação de estrelas continua a declinar e mais estrelas se tornam gigantes vermelhas, a cor do Universo se torna cada vez mais vermelha. Eventualmente, todas as estrelas desaparecerão e nada restará além de buracos negros. Isso também acabará por evaporar através do processo de Hawking e nada será deixado, exceto a luz antiga, que ficará vermelha à medida que o Universo se expandir para sempre (no atual modelo cosmológico).
Fonte original: Comunicado de imprensa da JHU
