哈勃空间望远镜对着宇宙拍了近 24 年,送回的画面里,有形状各异的星系,有五彩斑斓的气体云。这些照片看久了容易产生一个疑问:宇宙真实的样子,和照片里呈现的,到底差多少?
要说清这个,得先弄明白一个前提 —— 宇宙的颜色,不是用眼睛看出来的,是算出来的。科学家统计了大约 20 万个星系发出的光,把光线按不同波长铺开,再按人眼能识别的色彩范围做混合,才得到宇宙的平均色。牵头做这个统计的,是美国天体物理学家卡尔・格莱兹布鲁克和伊凡・巴尔德里。结果得出一个柔和的米黄色调,看起来很像一杯拿铁咖啡。

这个颜色有个专门的名字,叫 “宇宙拿铁”。当时给它备选的还有两个名字 ——”天空象牙白” 和 “寰宇哔叽”。在美国不少新建筑的外墙上,这种色调很常见。
不过,把镜头拉远看,这个 “平均色” 并不固定,它在时间里流动。两位物理学家的研究显示,宇宙的颜色在过去 60 亿年里一直处于变化状态,早先偏向苍绿色,逐渐过渡到现在的米黄色。过去 100 亿年的跨度里,宇宙平均色的蓝度一直在减少,红度更高的恒星变得越来越多。
变色的原理藏在恒星的温度里。恒星的星色是自身温度的指示剂,热恒星把绝大部分能量集中在光谱的蓝色部分,看起来偏蓝;冷恒星在光谱蓝色部分几乎不放光,看起来偏红。蓝恒星往往寿命短,活跃期集中;等到这些蓝星加速死亡,大量年龄偏大的恒星开始发出偏红的光,宇宙的整体色调就跟着往红的方向走。100 亿年前,宇宙里还没有像 M87 那样的大红色星系,那时的星系整体上更蓝。

颜色测算还会受到观测方式的干扰。多普勒效应在这里起作用 —— 当遥远星系加速远离,光的波长被拉伸,观测者会看到 “更多” 的红光,宇宙加速膨胀这个因素,会直接影响最终的颜色判断。换到不同波段去看,结果又不一样:紫外波段和红外波段里的宇宙,要比可见光波段缤纷得多。而地球大气层也会插一脚,它会把一部分紫外和红外光遮蔽掉,来自亚利桑那大学的 90 英寸望远镜、斯隆数字巡天等设备记录到的邻近星系恒星光,都会受到不同程度的影响。
巴尔德里自己强调,他们做这项工作的真正目的是计算宇宙光谱,而不只是得出一个平均色。平均色挺有意思,但真实的宇宙光谱在细节上更丰富,能用来反推恒星的形成历史。另外,人眼对不同光线强度的适应程度不同,同一个平均色,在不同人眼里可能呈现淡粉色、乳白色或者淡绿松色。

所以,所谓 “宇宙拿铁”,是约 20 万个星系样本、经过红移校正、再按人眼敏感度加权之后的统计结果,不是某个波段拍下来的一张照片。宇宙在不同阶段、不同观测方式下,颜色各有差别。