2019 年 12 月 12 日
當今宇宙背景宛如一片黑海，上頭點綴著各種顏色的光芒，人眼可見如年輕恆星的藍白光到氫雲發射的深紅色輝光等。但宇宙不是一開始就如此繽紛，科學家想告訴你宇宙的第一種顏色是什麼。
宇宙起始於 138 億年前的大爆炸（ Big Bang ），在最初 1 秒內經歷暴脹時期，此刻溫度還是如此之高以至於不存在光子；約大爆炸後 10 秒內，宇宙依序經歷強子時期、輕子時期，然後才進入光子時期，此時大多數輕子和反輕子已經湮滅，宇宙能量由光子主導，這些光子仍然頻繁地與帶電質子、電子和原子核發生交互作用。
然而這時候的宇宙溫度和最初比起來雖然已冷卻許多，但仍高達 10 億 K ，因此即使有光，光也無法穿透密集的等離子體，所以宇宙依然沒有（人眼可見）的顏色。
直到 38 萬年後，宇宙溫度繼續冷卻到約 3,000K ，原子核和電子開始結合成原子，顏色才終於出現、宇宙透明了、大爆炸中形成的所有光子都可以自由流動了，這也就是如今科學家所說的宇宙微波背景（ CMB ）──我們終於看見的宇宙光輝。
那麼宇宙的第一種顏色是什麼呢？科學家說這是個好問題，早期宇宙溫度很均勻，光具有黑體波長分布，和一般物體呈現顏色的原理不同，黑體的顏色僅取決於其溫度高低，而約 3,000 K 的黑體會發出明亮的橙白色光芒，類似一顆舊的 60 瓦燈泡所發出的暖光。
儘管人類實際上無法看到非常準確的顏色，因為人眼感知顏色不僅取決於光的實際顏色，還要考慮亮度以及眼睛是否適應黑暗。假如我們能回到第一縷光出現的時期，也許我們會「感覺」到類似火光的橙色光芒。
在接下來數十億年宇宙依然不斷擴張冷卻，微弱的橙白光芒逐漸消失轉為紅色，最終，宇宙褪色為黑色。大約 4 億年後，第一批明亮的年輕恆星開始形成，宇宙出現了新的藍白光芒；恆星之後，星系也開始出現與演化，到這裡宇宙又呈現另一番色彩。
2002 年時，約翰‧霍普金斯大學天文物理學家 Karl Glazebrook 、 Ivan Baldry 整合如今我們能見所有恆星、星系發出的光，算出宇宙當前的「平均顏色」，答案是淡棕褐色──類似拿鐵顏色，因此他們將宇宙平均顏色命名為「宇宙拿鐵」。
當然，宇宙拿鐵也只能維持一段時間，隨著大質量恆星開始衰老死亡，最後只會剩下壽命較長、發出深紅光芒的紅矮星；而數兆年之後，紅矮星也會消失，宇宙將完全變回一片黑海，所有顏色隨著時間消逝，一切回歸黑暗。
但就目前來說，宇宙依然是塊繁星點綴的畫布，至少當你深夜抬頭時，你還能被滿天星光療癒。
（首圖來源：pixabay）
原文網址：https://technews.tw/2019/12/12/universe-light-big-bang-blackbody-first-color/