science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wat was de eerste kleur in het heelal?

Deze illustratie toont de evolutie van het heelal, van de oerknal aan de linkerkant, rechts naar de moderne tijd. Krediet:NASA

Het universum baadt in een zee van licht, van het blauw-witte flikkeren van jonge sterren tot de dieprode gloed van waterstofwolken. Voorbij de kleuren die door menselijke ogen worden gezien, er zijn flitsen van röntgenstralen en gammastralen, krachtige uitbarstingen van radio, en de zwakken, altijd aanwezige gloed van de kosmische microgolfachtergrond. De kosmos is gevuld met zichtbare en onzichtbare kleuren, oud en nieuw. Maar van al deze, er was één kleur die vóór alle andere verscheen, de eerste kleur van het universum.

Het heelal begon 13,8 miljard jaar geleden met de oerknal. In zijn vroegste moment, het was dichter en heter dan het ooit weer zou zijn. De oerknal wordt vaak gevisualiseerd als een schitterende lichtflits die opkomt uit een zee van duisternis, maar dat is geen juist beeld. De oerknal explodeerde niet in de lege ruimte. De oerknal was een uitdijende ruimte gevuld met energie.

Aanvankelijk, de temperaturen waren zo hoog dat er geen licht bestond. De kosmos moest een fractie van een seconde afkoelen voordat fotonen konden verschijnen. Na ongeveer 10 seconden, het universum ging het foton-tijdperk binnen. Protonen en neutronen waren afgekoeld tot in de kernen van waterstof en helium, en de ruimte was gevuld met een plasma van kernen, elektronen en fotonen. In die tijd, de temperatuur van het heelal was ongeveer 1 miljard graden Kelvin.

Maar ook al was er licht, er was nog geen kleur. Kleur is iets wat we kunnen zien, of tenminste een soort van ogen kon zien. Tijdens het fotonentijdperk, de temperaturen waren zo hoog dat licht het dichte plasma niet kon doordringen. Kleur zou pas verschijnen als de kernen en elektronen voldoende waren afgekoeld om in atomen te binden. Het duurde 380, 000 jaar voor het heelal om zo veel af te koelen.

Artist's opvatting van Planck, een ruimteobservatorium beheerd door het Europees Ruimteagentschap, en de kosmische microgolfachtergrond. Credit:ESA en de Planck-samenwerking – D. Ducros

Dan, het waarneembare heelal was een transparante kosmische wolk van waterstof en helium met een diameter van 84 miljoen lichtjaar. Alle fotonen die in de oerknal zijn gevormd, konden eindelijk vrij door ruimte en tijd stromen.

Dit is wat we nu zien als de kosmische microgolfachtergrond - de gloed van licht uit een tijd waarin het universum eindelijk kon worden gezien. Gedurende miljarden jaren, de gloed is zo afgekoeld dat het nu een temperatuur heeft van minder dan 3 graden boven het absolute nulpunt. Toen het voor het eerst verscheen, het heelal was veel warmer, ongeveer 3, 000 K. Het vroege heelal was gevuld met een heldere warme gloed.

We hebben een goed idee van wat die eerste kleur was. Het vroege heelal had overal een bijna gelijkmatige temperatuur, en zijn licht had een verdeling van golflengten die bekend staat als een zwart lichaam. Veel objecten krijgen hun kleur door het soort materiaal waarvan ze zijn gemaakt, maar de kleur van een zwart lichaam hangt alleen af ​​van zijn temperatuur. Een zwart lichaam van ongeveer 3, 000 K zou een heldere oranje-witte gloed hebben, vergelijkbaar met het warme licht van een oude gloeilamp van 60 watt.

De kleur van een zwart lichaam hangt af van de temperatuur. Krediet:Dariusz Kowalczyk, via Wikipedia

Mensen zien kleuren niet erg nauwkeurig. De kleur die we waarnemen hangt niet alleen af ​​van de werkelijke kleur van het licht, maar ook van de helderheid ervan en of onze ogen aan het donker zijn aangepast. Als we terug konden gaan naar de periode van dat eerste licht, we zouden waarschijnlijk een oranje gloed waarnemen die lijkt op vuurlicht.

In de komende paar honderd miljoen jaar, de vage oranje gloed zou vervagen en rood worden naarmate het universum verder uitdijde en afkoelde. Eventueel, het universum zou vervagen tot zwart. Na ongeveer 400 miljoen jaar, de eerste schitterende blauwwitte sterren begonnen zich te vormen, en nieuw licht verscheen. Toen sterren en sterrenstelsels verschenen en evolueerden, de kosmos begon een nieuwe kleur aan te nemen.

In 2002, Karl Glazebrook en Ivan Baldry hebben de gemiddelde kleur berekend van al het licht dat we tegenwoordig van sterren en sterrenstelsels zien om de huidige kleur van het universum te bepalen. Het bleek een bleke kleur te zijn, vergelijkbaar met de kleur van koffie met room. Ze noemden de kleur 'kosmische latte'.

  • Een nauwkeuriger kleur van het vroege heelal. Krediet:Planck/IPAC

  • De huidige kleur van het universum. Krediet:Brian Koberlein

Zelfs deze kleur gaat maar een tijdje mee. Als grote blauwe sterren ouder worden en sterven, alleen de dieprode gloed van dwergsterren blijft over. Eindelijk, na triljoenen jaren, zelfs hun licht zal vervagen, en het universum zal een zee van zwart worden. Alle kleuren vervagen in de tijd, en de tijd zal ons allemaal in het donker dragen.

Maar voor nu, de kleuren van het universum schilderen ons nog steeds. En als je ooit bij een vuur zit met een koffieroom terwijl je omhoog kijkt in het donker van de nacht, weet dat je baadt in kosmische kleuren. Verleden, Cadeau, en toekomst.