Kredit gambar: JHU
Para astronom dari Universitas John Hopkins mengumumkan beberapa minggu yang lalu bahwa jika Anda meratakan warna semua bintang di alam semesta, hasilnya adalah warna biru laut. Begitu mereka melipat bug, dan mengulang perhitungan mereka, warna rata-rata seluruh alam semesta menjadi krem.
Apa warna alam semesta? Pertanyaan yang tampaknya sederhana ini tidak pernah benar-benar dijawab oleh para astronom. Sulit untuk mengambil sensus yang akurat dan lengkap dari semua cahaya di Semesta.
Namun menggunakan Survei Redshift 2dF Galaxy - survei baru lebih dari 200.000 galaksi yang mengukur cahaya dari volume besar Semesta - kami baru-baru ini dapat mencoba dan menjawab pertanyaan ini. Kami telah membangun apa yang kami sebut "The Cosmic Spectrum", yang mewakili semua jumlah dari semua energi dalam volume lokal alam semesta yang dipancarkan pada panjang gelombang cahaya optik yang berbeda. Beginilah bentuk spektrum kosmik:
Ini adalah grafik energi yang dipancarkan di Semesta untuk panjang gelombang cahaya yang berbeda (data di sini). Sinar ultraviolet dan biru di sebelah kiri dan lampu merah di sebelah kanan. Ini dibangun dengan menambahkan bersama semua spektrum individu dari galaksi yang terpisah dalam survei 2dF. Jumlahnya mewakili cahaya semua bintang. Kami percaya bahwa karena survei 2dF sangat besar (menjangkau beberapa miliar tahun cahaya) sehingga spektrum ini benar-benar representatif. Kami juga dapat menunjukkan spektrum kosmik dengan cara ini:
Di sini kita telah menempatkan dalam perkiraan warna mata akan melihat pada setiap panjang gelombang cahaya (meskipun kita tidak dapat benar-benar melihat banyak cahaya di bawah sekitar 4000 Angstrom, ultraviolet dekat; dan ketat, monitor tidak dapat secara akurat menampilkan warna monokromatik, warna pelangi) .
Anda dapat menganggap ini sebagai apa yang dilihat mata jika kita menempatkan semua cahaya di Semesta melalui prisma untuk menghasilkan pelangi. Intensitas warna sebanding dengan intensitasnya di Semesta.
Jadi apa warna rata-rata? yaitu warna yang akan dilihat oleh pengamat jika mereka memiliki Semesta di dalam sebuah kotak, dan dapat melihat semua cahaya sekaligus (dan itu tidak bergerak, bagi pengamat nyata di bumi, semakin jauh sebuah galaksi dari kita semakin jauh itu adalah redshifted. Kami telah de-redshift semua cahaya kami sebelum menggabungkan).
Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus menghitung respons rata-rata mata manusia terhadap warna-warna ini. Bagaimana kita mengekspresikan warna ini? Cara yang paling objektif adalah mengutip nilai CIE x, y yang menentukan lokasi warna dalam diagram kromatisitas CIE dan karenanya stimulus yang akan dilihat mata. Spektrum apa pun dengan x yang sama, y harus memberikan warna yang sama. Angka-angka ini (0,345,0,345) dan jumlahnya kuat, kami telah menghitungnya untuk berbagai sub-sampel dari survei 2dF dan jumlahnya berbeda-beda. Kami bahkan telah menghitungnya untuk survei spektroskopi Sloan Digital Sky Survey (yang akan menyalip 2dFGRS sebagai survei pergeseran merah terbesar sekitar tahun 2002) dan mereka pada dasarnya sama.
Tapi apa warna sebenarnya? Baik untuk melakukan ini kita harus membuat beberapa asumsi tentang penglihatan manusia dan tingkat penerangan umum. Kami juga perlu tahu monitor apa yang Anda, pembaca, gunakan! Tentu saja ini tidak mungkin, tetapi kita bisa menebak rata-rata. Jadi inilah warnanya:
Apa semua warna ini? Mereka mewakili warna alam semesta untuk titik putih yang berbeda, yang mewakili adaptasi mata manusia untuk berbagai jenis pencahayaan. Kami akan melihat berbagai warna dalam keadaan yang berbeda, dan jenis spektrum yang muncul 'putih' akan bervariasi. Standar umum adalah 'D65', yang dekat dengan pengaturan cahaya siang hari (di langit yang sedikit mendung) sebagai putih, dan dibandingkan dengan yang mana alam semesta tampak kemerahan. ‘Illuminant E’ (titik putih energi sama) mungkin adalah apa yang akan Anda lihat untuk warna putih ketika beradaptasi secara gelap. ‘Illuminant A’ mewakili pencahayaan dalam ruangan, dibandingkan dengan yang Semesta (dan siang hari) sangat biru. Kami juga menunjukkan warna dengan dan tanpa koreksi gamma 2.2, yang merupakan hal terbaik yang harus dilakukan untuk tampilan pada monitor biasa. Kami menyediakan file linier, sehingga Anda dapat menerapkan gamma Anda sendiri jika diinginkan.
Hampir pasti Anda perlu melihat patch warna berlabel 'gamma', tetapi tidak semua tampilan sama sehingga jarak tempuh Anda mungkin bervariasi.
Jadi apa yang terjadi dengan "pirus"?
Kami menemukan bug dalam kode kami! Dalam perhitungan awal kami, yang mungkin telah Anda baca di media, kami menggunakan perangkat lunak (dengan itikad baik) dengan titik putih yang tidak standar. Alih-alih itu seharusnya menggunakan titik putih D65, tetapi tidak menerapkannya. Hasilnya adalah titik putih yang efektif agak lebih merah dari Illuminant E (seolah-olah ada beberapa lampu neon merah di sekitar) di 0,365,0,335. Meskipun nilai x, y dari Semesta tidak berubah dari perhitungan asli kami, pergeseran titik putih membuat alam semesta muncul 'turquoise'. (mis. x, y, tetap sama, tetapi nilai RGB efektif yang sesuai bergeser).
Tidak perlu dikatakan sejak perhitungan pertama kami telah memiliki banyak korespondensi dengan para ilmuwan warna, dan sekarang telah menulis perangkat lunak kami sendiri untuk mendapatkan nilai warna yang lebih akurat. Kami mengakui bahwa warna Semesta adalah semacam tipu muslihat, untuk mencoba dan menjadikan cerita kami tentang spektrum lebih mudah diakses. Namun demikian, ini adalah hal yang dapat dihitung, jadi kami yakin penting untuk memperbaikinya.
Kami ingin menunjukkan bahwa niat awal kami hanyalah catatan kaki yang lucu di koran kami, kisah pers asli meledak di luar harapan kami yang paling liar! Kesalahan itu membutuhkan waktu untuk disadari dan dilacak. Hanya segelintir ilmuwan warna yang memiliki keahlian untuk menemukan kesalahan. Salah satu moral dari cerita ini adalah kita seharusnya lebih memperhatikan aspek ‘ilmu warna’ dan meminta referensi itu juga.
Cukup bicara. Jadi apa warna Semesta?
Sungguh jawabannya sangat dekat dengan putih, sulit dikatakan. Itulah sebabnya kesalahan sekecil itu berdampak besar. Pilihan paling umum untuk putih adalah D65. Namun, jika seseorang akan memperkenalkan seberkas spektrum kosmik ke dalam ruangan yang hanya diterangi oleh bola lampu saja (Illuminant A) itu akan tampak sangat biru, seperti ditunjukkan di atas. Secara keseluruhan, mungkin Illuminant E adalah yang paling benar, untuk melihat Alam Semesta dari jauh dalam kondisi gelap. Jadi tebakan terbaik baru kami adalah:
KREM
Meskipun dapat diperdebatkan bahwa itu mungkin terlihat lebih merah muda (seperti D65 di atas). Semoga berhasil jika Anda bisa melihat perbedaan antara warna ini dan putih! Anda seharusnya bisa melihatnya, namun jika kami membuat latar belakang halaman menjadi hitam, itu akan sangat sulit! Kami telah memiliki banyak saran untuk warna ini yang dipancarkan kepada kami. Kami memiliki sepuluh besar, dan menganggap pemenangnya adalah "Cosmic Latte" karena kecanduan kafein!
Simulasi Semesta
Karena semua kerumitan ini, kami memutuskan untuk melihatnya sendiri. Mark Fairchild di Munsell Color Laboratories di Rochester, NY bekerja bersama kami untuk membuat simulasi spektrum kosmik, mereka dapat mengontrol sumber cahaya untuk memberikan stimulasi mata merah / hijau / biru yang persis sama seperti yang Anda lihat dari spektrum kosmik. Kami kemudian akan dapat melihat ini di bawah berbagai kondisi pencahayaan, mungkin mensimulasikan ruang dalam, dan melihat sendiri warna sebenarnya dari Semesta.
Kisah sains nyata
Tentu saja, motif kami yang sebenarnya untuk menghitung spektrum kosmik benar-benar jauh lebih banyak daripada menghasilkan gambar-gambar berwarna cantik ini. Warnanya menarik tetapi sebenarnya spektrum kosmik kaya akan detail dan memberi tahu kita lebih banyak tentang sejarah pembentukan bintang di Semesta. Anda mungkin telah memperhatikan di atas bahwa spektrum kosmik berisi garis-garis gelap dan pita terang, ini sesuai dengan emisi karakteristik dan penyerapan elemen yang berbeda:
Ini mungkin mengingatkan Anda pada garis Fraunhofer di Spektrum Matahari. Proses penyerapan atom yang sama persis sedang bekerja. Kekuatan garis gelap ditentukan oleh suhu bintang yang berkontribusi pada spektrum kosmik. Bintang yang lebih tua memiliki atmosfer yang lebih dingin dan menghasilkan serangkaian garis yang berbeda dengan bintang muda yang panas. Dengan menganalisis spektrum kita dapat mengetahui proporsi relatif dari ini dan mencoba dan menyimpulkan berapa laju pembentukan bintang di masa lalu di Semesta. Rincian berdarah dari analisis ini diberikan dalam Baldry, Glazebrook, et al. 2002. Gambaran sederhana tentang sejarah pembentukan bintang yang kemungkinan besar disimpulkan di sini ditunjukkan di sini:
Semua model ini memberikan spektrum kosmik yang benar dalam survei 2dF dan semuanya mengatakan bahwa sebagian besar bintang di Space Magazine terbentuk lebih dari 5 miliar tahun yang lalu. Ini tentu saja menyiratkan bahwa warna Semesta akan berbeda di masa lalu ketika ada lebih banyak bintang biru muda yang panas. Bahkan kita dapat menghitung apa ini dari model pemasangan terbaik kami. Evolusi warna dari 13 miliar tahun lalu menjadi 7 miliar tahun di masa depan terlihat seperti ini di bawah berbagai asumsi kami:
Alam semesta mulai muda dan biru, dan tumbuh secara bertahap semakin merah ketika populasi bintang raksasa 'merah' berevolusi. Tingkat pembentukan bintang baru telah menurun drastis dalam 6 miliar tahun terakhir karena penurunan cadangan gas antarbintang untuk membentuk bintang baru. Ketika laju pembentukan bintang terus menurun dan semakin banyak bintang menjadi raksasa merah, warna Semesta akan menjadi semakin merah. Akhirnya semua bintang akan menghilang dan tidak ada yang tersisa kecuali lubang hitam. Ini juga pada akhirnya akan menguap melalui proses Hawking dan tidak ada yang tersisa kecuali cahaya lama, yang akan memerah dengan sendirinya saat Semesta mengembang selamanya (dalam model kosmologis saat ini).
Sumber Asli: Siaran Berita JHU
