宇宙中出現的第一種顏色是這種色

2020-09-22 科學之美

文前你猜猜看第一種顏色是什麼？宇宙沐浴在光的海洋中，從年輕恆星的藍白色閃爍到氫氣雲的深紅色輝光。除了人眼所能看到的顏色，還有X射線和伽馬射線的閃光，強大的射電爆發，以及宇宙微波背景微弱而無時無刻不在的輝光。宇宙充滿了看得見的和看不見的顏色，古老的、新產生的。但在所有這些中，有一種顏色出現在所有其他顏色之前，那就是宇宙的第一種顏色。宇宙始於138億年前的大爆炸，在它最早的時候，它比以往任何時候都更加密集和炎熱。

人們經常把大爆炸想像成從黑暗中出現的一道燦爛閃光，但這並不是一個準確的畫面。宇宙大爆炸並沒有爆炸到空虛的空間，大爆炸是一個充滿能量不斷擴展的空間。起初，溫度太高，光都不存在，在光子出現之前，宇宙必須冷卻幾分之一秒。大約10秒後，宇宙進入了光子時代，質子和中子冷卻到氫和氦的原子核中，空間充滿了原子核、電子和光子的等離子體。當時，宇宙的溫度大約是10億開爾文。

即使有光，也沒有顏色，顏色是我們可以看到的東西，或者至少是某種眼睛可以看到的東西。在光子時代，溫度如此之高，以至於光無法穿透緻密的等離子體。直到原子核和電子冷卻到足以結合成原子時，才會出現顏色，宇宙花了38萬年的時間才冷卻了這麼多。

到那時，可觀察到的宇宙是由氫和氦組成的透明宇宙雲，直徑8400萬光年。在大爆炸中形成的所有光子最終都可以自由地在空間和時間中流動。這就是我們現在看到的宇宙微波背景，宇宙最終可以看到的時候發出光的輝光。經過數十億年的時間，輝光已經冷卻到現在絕對零度以上不到3度的溫度。當它第一次出現時，宇宙要溫暖得多，大約3000K，早期的宇宙充滿了明亮溫暖的光芒。

科學家對第一種顏色有一個很好的想法，早期宇宙在整個宇宙中溫度幾乎是均勻的，光有一個被稱為黑體的波長分布。許多物體的顏色來自它們所用的材質類型，但黑體的顏色僅取決於其溫度。大約3000K的黑體會有明亮橙白色輝光，類似於以前60瓦燈泡的暖光。人類看顏色不是很準確，我們感知的顏色不僅取決於光的實際顏色，還取決於它的亮度以及眼睛是否適應黑暗。如果我們能回到第一道光的時期，可能會感覺到類似於火光的橙色光芒。

在接下來的數億年中，隨著宇宙繼續膨脹和冷卻，微弱的橙色光輝會褪色和變紅。最終，宇宙會褪色為黑色。大約4億年後，第一顆燦爛的藍白色恆星開始形成，新的光出現了。隨著恆星和星系的出現和演化，宇宙開始呈現出一種新的顏色。2002年，卡爾·格拉斯布魯克(Karl Glazebrook)和伊萬·鮑德利(Ivan Balry)計算了我們今天從恆星和星系看到所有光線的平均顏色，以確定當前宇宙的顏色。

原來是一種淡褐色，類似於加奶油的咖啡的顏色，他們將這種顏色命名為「宇宙拿鐵」。即使這種顏色也只能持續一段時間，隨著大型藍色恆星的老化和死亡，將只剩下矮星的深紅色光芒。最後，在數萬億年後，甚至他們的光也會褪色，宇宙將變成黑色的海洋。所有的顏色都會隨著時間流逝而褪色，時間會把我們帶到黑暗中。但現在，宇宙的顏色仍然描繪著我們，如果你曾經坐在爐火旁，一邊喝著茶水，一邊仰望漆黑的夜色，要知道你沐浴在宇宙的色彩之中。

博科園｜文：Brian Koberlein/Universe Today

參考期刊《天體物理學》

DOI: 10.1086/3394773

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