文前你猜猜看第一种颜色是什么？宇宙沐浴在光的海洋中，从年轻恒星的蓝白色闪烁到氢气云的深红色辉光。除了人眼所能看到的颜色，还有X射线和伽马射线的闪光，强大的射电爆发，以及宇宙微波背景微弱而无时无刻不在的辉光。宇宙充满了看得见的和看不见的颜色，古老的、新产生的。但在所有这些中，有一种颜色出现在所有其他颜色之前，那就是宇宙的第一种颜色。宇宙始于138亿年前的大爆炸，在它最早的时候，它比以往任何时候都更加密集和炎热。
人们经常把大爆炸想象成从黑暗中出现的一道灿烂闪光，但这并不是一个准确的画面。宇宙大爆炸并没有爆炸到空虚的空间，大爆炸是一个充满能量不断扩展的空间。起初，温度太高，光都不存在，在光子出现之前，宇宙必须冷却几分之一秒。大约10秒后，宇宙进入了光子时代，质子和中子冷却到氢和氦的原子核中，空间充满了原子核、电子和光子的等离子体。当时，宇宙的温度大约是10亿开尔文。
即使有光，也没有颜色，颜色是我们可以看到的东西，或者至少是某种眼睛可以看到的东西。在光子时代，温度如此之高，以至于光无法穿透致密的等离子体。直到原子核和电子冷却到足以结合成原子时，才会出现颜色，宇宙花了38万年的时间才冷却了这么多。
到那时，可观察到的宇宙是由氢和氦组成的透明宇宙云，直径8400万光年。在大爆炸中形成的所有光子最终都可以自由地在空间和时间中流动。这就是我们现在看到的宇宙微波背景，宇宙最终可以看到的时候发出光的辉光。经过数十亿年的时间，辉光已经冷却到现在绝对零度以上不到3度的温度。当它第一次出现时，宇宙要温暖得多，大约3000K，早期的宇宙充满了明亮温暖的光芒。
科学家对第一种颜色有一个很好的想法，早期宇宙在整个宇宙中温度几乎是均匀的，光有一个被称为黑体的波长分布。许多物体的颜色来自它们所用的材质类型，但黑体的颜色仅取决于其温度。大约3000K的黑体会有明亮橙白色辉光，类似于以前60瓦灯泡的暖光。人类看颜色不是很准确，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眼睛是否适应黑暗。如果我们能回到第一道光的时期，可能会感觉到类似于火光的橙色光芒。
在接下来的数亿年中，随着宇宙继续膨胀和冷却，微弱的橙色光辉会褪色和变红。最终，宇宙会褪色为黑色。大约4亿年后，第一颗灿烂的蓝白色恒星开始形成，新的光出现了。随着恒星和星系的出现和演化，宇宙开始呈现出一种新的颜色。2002年，卡尔·格拉斯布鲁克(Karl Glazebrook)和伊万·鲍德利(Ivan Balry)计算了我们今天从恒星和星系看到所有光线的平均颜色，以确定当前宇宙的颜色。
原来是一种淡褐色，类似于加奶油的咖啡的颜色，他们将这种颜色命名为“宇宙拿铁”。即使这种颜色也只能持续一段时间，随着大型蓝色恒星的老化和死亡，将只剩下矮星的深红色光芒。最后，在数万亿年后，甚至他们的光也会褪色，宇宙将变成黑色的海洋。所有的颜色都会随着时间流逝而褪色，时间会把我们带到黑暗中。但现在，宇宙的颜色仍然描绘着我们，如果你曾经坐在炉火旁，一边喝着茶水，一边仰望漆黑的夜色，要知道你沐浴在宇宙的色彩之中。
博科园｜文：Brian Koberlein/Universe Today
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.1086/3394773
发表于 2020-9-20 17:56
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