Crédito de imagen: JHU
Los astrónomos de la Universidad John Hopkins anunciaron hace varias semanas que si promediaban el color de todas las estrellas en el universo, el resultado sería un color aguamarina. Una vez que aplastaron el error y volvieron a calcular, el color promedio del universo entero se volvió beige.
¿De qué color es el universo? Esta pregunta aparentemente simple nunca ha sido respondida realmente por los astrónomos. Es difícil hacer un censo preciso y completo de toda la luz en el Universo.
Sin embargo, utilizando el 2dF Galaxy Redshift Survey, una nueva encuesta de más de 200,000 galaxias que mide la luz de un gran volumen del Universo, recientemente hemos podido intentar responder esta pregunta. Hemos construido lo que llamamos "El espectro cósmico", que representa toda la suma de toda la energía en el volumen local del universo emitido a diferentes longitudes de onda ópticas de luz. Así es como se ve el espectro cósmico:
Este es un gráfico de la energía emitida en el Universo para diferentes longitudes de onda de luz (datos aquí). La luz ultravioleta y azul está a la izquierda y la luz roja está a la derecha. Esto se construye sumando todos los espectros individuales de las galaxias separadas en la encuesta 2dF. La suma representa la luz de todas las estrellas. Creemos que debido a que la encuesta 2dF es tan grande (que alcanza varios miles de millones de años luz), este espectro es realmente representativo. También podemos mostrar el espectro cósmico de esta manera:
Aquí hemos puesto el color aproximado que el ojo vería en cada longitud de onda de luz (aunque realmente no podemos ver mucha luz por debajo de aproximadamente 4000 Angstroms, el ultravioleta cercano; y estrictamente, los monitores no pueden mostrar con precisión los colores monocromáticos, los colores del arco iris) .
Puedes pensar en esto como lo que vería el ojo si pusiéramos toda la luz en el Universo a través de un prisma para producir un arco iris. La intensidad del color es proporcional a su intensidad en el Universo.
Entonces, ¿cuál es el color promedio? es decir, el color que vería un observador si tuviera el Universo en una caja, y pudiera ver toda la luz a la vez (y no se movía, para un observador real en la Tierra, cuanto más lejos esté una galaxia de nosotros, más estará desplazado hacia el rojo. Hemos desplazado hacia el rojo toda nuestra luz antes de combinar).
Para responder a esta pregunta, debemos calcular la respuesta promedio del ojo humano a estos colores. ¿Cómo expresamos este color? La forma más objetiva es citar los valores CIE x, y que especifican la ubicación del color en el diagrama de cromaticidad CIE y, por lo tanto, el estímulo que vería el ojo. Cualquier espectro con el mismo x, y debe dar el mismo color percibido. Estos números son (0.345,0.345) y son robustos, los hemos calculado para diferentes submuestras de la encuesta 2dF y varían de manera insignificante. Incluso los hemos calculado para el estudio espectroscópico Sloan Digital Sky Survey (que superará a 2dFGRS como el mayor estudio de desplazamiento al rojo en algún momento en 2002) y son esencialmente los mismos.
¿Pero cuál es el color real? Bueno, para hacer esto tenemos que hacer algunas suposiciones sobre la visión humana y el grado de iluminación general. ¡También necesitamos saber qué monitor está utilizando usted, el lector! Por supuesto, esto es imposible, pero podemos hacer una suposición promedio. Así que aquí están los colores:
¿Qué son todos estos colores? Representan el color del universo para diferentes puntos blancos, que representan la adaptación del ojo humano a diferentes tipos de iluminación. Percibiremos diferentes colores en diferentes circunstancias, y el tipo de espectro que aparece "blanco" variará. Un estándar común es "D65", que está cerca de configurar la luz del día (en un cielo ligeramente nublado) como blanca, y en comparación con la cual el universo parece rojizo. "Iluminante E" (punto blanco de igual energía) es quizás lo que verías para el blanco cuando está oscuro adaptado. El "Iluminante A" representa la iluminación interior, en comparación con la cual el Universo (y la luz del día) es muy azul. También mostramos el color con y sin una corrección de gamma de 2.2, que es lo mejor que se puede mostrar en los monitores típicos. Proporcionamos el archivo lineal, para que pueda aplicar su propio gamma si lo desea.
Es casi seguro que debe mirar los parches de color etiquetados como "gamma", pero no todas las pantallas son iguales, por lo que su kilometraje puede variar.
Entonces, ¿qué pasó con "turquesa"?
¡Encontramos un error en nuestro código! En nuestro cálculo original, que puede haber leído en la prensa, utilizamos software (de buena fe) con un punto blanco no estándar. Más bien se suponía que debía usar un punto blanco D65, pero no lo aplicó. El resultado fue un punto blanco efectivo algo más rojo que el Iluminante E (como si hubiera algunas luces de neón rojas alrededor) a 0.365,0.335. Aunque los valores x, y del Universo no han cambiado con respecto a nuestro cálculo original, el cambio en el punto blanco hizo que el universo pareciera "turquesa". (es decir, x, y, permanece igual, pero los valores RGB efectivos correspondientes cambian).
No es necesario decir que desde ese primer cálculo hemos tenido mucha correspondencia con los científicos del color, y ahora hemos escrito nuestro propio software para obtener un valor de color más preciso. Admitimos que el color del Universo era una especie de truco, para tratar de hacer que nuestra historia sobre los espectros sea más accesible. Sin embargo, es algo realmente calculable, por lo que creemos que es importante hacerlo bien.
Nos gustaría señalar que nuestra intención original era simplemente una nota al pie divertida en nuestro artículo, ¡la historia de prensa original explotó más allá de nuestras expectativas más salvajes! El error tardó un tiempo en darse cuenta y localizarlo. Solo un puñado de científicos de color tenían la experiencia para detectar el error. Una moraleja de esta historia es que deberíamos haber prestado más atención al aspecto de la "ciencia del color" y haberlo revisado también.
Basta de hablar. Entonces, ¿de qué color es el universo?
Realmente la respuesta está tan cerca del blanco, es difícil de decir. Es por eso que un error tan pequeño tuvo un efecto tan grande. La opción más común para el blanco es D65. Sin embargo, si se introdujera un haz de espectro cósmico en una habitación fuertemente iluminada solo por bombillas (Iluminante A), aparecería muy azul, como se muestra arriba. En general, probablemente el Iluminante E es el más correcto, para mirar el Universo desde lejos en condiciones oscuras. Entonces nuestra nueva mejor suposición es:
BEIGE
Aunque es discutible que pueda parecer más rosado (como D65 arriba). ¡Buena suerte si puedes ver la diferencia entre este color y el blanco! Debería poder verlo, sin embargo, si hubiéramos hecho que el fondo de la página fuera negro, ¡sería muy difícil! Hemos recibido numerosas sugerencias para este color por correo electrónico. ¡Tenemos un top ten, y consideramos que el ganador es "Cosmic Latte" con un sesgo de cafeína!
Una simulación del universo
Debido a todas estas complejidades, hemos decidido ver por nosotros mismos. Mark Fairchild de Munsell Color Laboratories en Rochester, Nueva York, está trabajando con nosotros para hacer una simulación del espectro cósmico, pueden controlar las fuentes de luz para proporcionar exactamente la misma estimulación del ojo rojo / verde / azul que se vería en el espectro cósmico. Entonces podremos ver esto bajo una variedad de condiciones de iluminación, tal vez simulando el espacio profundo, y ver por nosotros mismos el verdadero color del Universo.
La verdadera historia de la ciencia.
Por supuesto, nuestro motivo real para calcular el espectro cósmico fue realmente mucho más que producir estas bonitas imágenes en color. El color es interesante pero, de hecho, el espectro cósmico es rico en detalles y nos dice mucho más sobre la historia de la formación de estrellas en el Universo. Es posible que haya notado anteriormente que el espectro cósmico contiene líneas oscuras y bandas brillantes, que corresponden a la emisión y absorción características de diferentes elementos:
Estos pueden recordarle las líneas de Fraunhofer en el espectro solar. Exactamente el mismo proceso de absorción atómica está en el trabajo. La fuerza de las líneas oscuras está determinada por las temperaturas de las estrellas que contribuyen al espectro cósmico. Las estrellas más viejas tienen atmósferas más frías y producen un conjunto diferente de líneas para las estrellas jóvenes y calientes. Al analizar el espectro podemos calcular las proporciones relativas de estos y tratar de inferir cuál fue la tasa de formación de estrellas en épocas pasadas del Universo. Los detalles sangrientos de este análisis se dan en Baldry, Glazebrook, et al. 2002. Aquí se muestra una imagen simple de nuestras historias inferidas más probables de formación estelar en el Universo:
Todos estos modelos dan el espectro cósmico correcto en la encuesta de 2dF y todos dicen que la mayoría de las estrellas en la revista Space se formaron hace más de 5 mil millones de años. Por supuesto, esto implica que el color del Universo habría sido diferente en el pasado cuando había más estrellas azules jóvenes y calientes. De hecho, podemos calcular cuál sería nuestro modelo de mejor ajuste. La evolución del color de hace 13 mil millones de años a 7 mil millones de años en el futuro se ve así bajo nuestros diversos supuestos:
El universo comenzó joven y azul, y se volvió gradualmente más rojo a medida que la población de estrellas gigantes "rojas" evolucionadas se acumulaba. La tasa de formación de nuevas estrellas ha disminuido precipitadamente en los últimos 6 mil millones de años debido a la disminución de las reservas de gas interestelar para formar nuevas estrellas. A medida que la tasa de formación de estrellas continúa disminuyendo y más estrellas se vuelven gigantes rojas, el color del Universo se volverá más y más rojo. Finalmente, todas las estrellas desaparecerán y no quedará nada más que agujeros negros. Estos también eventualmente se evaporarán a través del proceso de Hawking y no quedará nada excepto la vieja luz, que se enrojecerá a medida que el Universo se expanda para siempre (en el modelo cosmológico actual).
Fuente original: Comunicado de prensa de JHU
