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宇宙第一種人眼可見的顏色 是什麼?

2019-12-13 15:01科技新報

【文‧Emma stein】

當今宇宙背景宛如一片黑海,上頭點綴著各種顏色的光芒,人眼可見如年輕恆星的藍白光到氫雲發射的深紅色輝光等。但宇宙不是一開始就如此繽紛,科學家想告訴你宇宙的第一種顏色是什麼。

宇宙起始於 138 億年前的大爆炸(Big Bang),在最初 1 秒內經歷暴脹時期,此刻溫度還是如此之高以至於不存在光子;約大爆炸後 10 秒內,宇宙依序經歷強子時期、輕子時期,然後才進入光子時期,此時大多數輕子和反輕子已經湮滅,宇宙能量由光子主導,這些光子仍然頻繁地與帶電質子、電子和原子核發生交互作用。

然而這時候的宇宙溫度和最初比起來雖然已冷卻許多,但仍高達 10 億 K,因此即使有光,光也無法穿透密集的等離子體,所以宇宙依然沒有(人眼可見)的顏色。

直到 38 萬年後,宇宙溫度繼續冷卻到約 3,000K,原子核和電子開始結合成原子,顏色才終於出現、宇宙透明了、大爆炸中形成的所有光子都可以自由流動了,這也就是如今科學家所說的宇宙微波背景(CMB)──我們終於看見的宇宙光輝。

(首圖來源:pixabay)
(首圖來源:pixabay)
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那麼宇宙的第一種顏色是什麼呢?科學家說這是個好問題,早期宇宙溫度很均勻,光具有黑體波長分布,和一般物體呈現顏色的原理不同,黑體的顏色僅取決於其溫度高低,而約 3,000 K 的黑體會發出明亮的橙白色光芒,類似一顆舊的 60 瓦燈泡所發出的暖光。

儘管人類實際上無法看到非常準確的顏色,因為人眼感知顏色不僅取決於光的實際顏色,還要考慮亮度以及眼睛是否適應黑暗。假如我們能回到第一縷光出現的時期,也許我們會「感覺」到類似火光的橙色光芒。

在接下來數十億年宇宙依然不斷擴張冷卻,微弱的橙白光芒逐漸消失轉為紅色,最終,宇宙褪色為黑色。大約 4 億年後,第一批明亮的年輕恆星開始形成,宇宙出現了新的藍白光芒;恆星之後,星系也開始出現與演化,到這裡宇宙又呈現另一番色彩。

2002 年時,約翰‧霍普金斯大學天文物理學家 Karl Glazebrook、Ivan Baldry 整合如今我們能見所有恆星、星系發出的光,算出宇宙當前的「平均顏色」,答案是淡棕褐色──類似拿鐵顏色,因此他們將宇宙平均顏色命名為「宇宙拿鐵」。

當然,宇宙拿鐵也只能維持一段時間,隨著大質量恆星開始衰老死亡,最後只會剩下壽命較長、發出深紅光芒的紅矮星;而數兆年之後,紅矮星也會消失,宇宙將完全變回一片黑海,所有顏色隨著時間消逝,一切回歸黑暗。

但就目前來說,宇宙依然是塊繁星點綴的畫布,至少當你深夜抬頭時,你還能被滿天星光療癒。

【本文章由科技新報授權提供,更多精彩內容請詳科技新報官網

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