Білі карлики насправді можуть бути різного кольору, у тому числі зеленого, рожевого, фіолетового

Астрономи довели, що білі карлики можуть світитися у надзвичайно широкому діапазоні кольорів, зокрема, це стосується першої в історії зорі, яка для людського ока виглядає зеленою.

Про це розповідають у Ворицькому університеті, передають OstanniPodii.com.

Для більшості зірок колір є показником температури. Холодніші мають помаранчевий відтінок. Зорі, подібні до нашого Сонця, виглядають білими. А найгарячіші світяться блідо-блакитним світлом — подібно до ковальського заліза, яке під час нагрівання спочатку червоніє, потім стає помаранчевим, а згодом розжарюється до білого. Раніше вважалося, що білі карлики — щільні залишки від зорі, подібної до Сонця, яка добігає кінця свого життя, — підпорядковуються тому самому правилу. Свою назву вони отримали тому, що найперші виявлені екземпляри були напрочуд гарячими й світилися білим або блідо-блакитним світлом. Але чи помаранчевий, білий і блакитний — це єдині кольори, якими може бути зоря на нічному небі?

Відповідь, згідно з новим дослідженням, — ні. Опубліковане в журналі “Королівське астрономічне товариство - Методи та інструменти” (RASTI) нове дослідження показує, що якби ми могли розглянути їх зблизька, деякі білі карлики сяяли б такими кольорами, як зелений, рожевий, блакитний, жовтий і фіолетовий.

«Більшість зірок, зокрема й більшість білих карликів, поводяться як «ідеальні випромінювачі», тому їхній колір майже повністю визначається температурою. Але ніхто раніше по-справжньому не досліджував, що ще може бути можливим для білих карликів», — сказав доктор Марк Холландс, який очолював цю роботу. «Виявляється, ці неймовірно щільні зорі можуть випромінювати кольори, яких ніхто не очікував, і деякі з них справді мене здивували».

Чому білі карлики порушують правило

Ключовим фактором є щільність. Щільність атмосфер найхолодніших білих карликів може сягати приблизно 1 грама на кубічний сантиметр — це приблизно щільність води та в мільйони разів більше, ніж щільність фотосфери Сонця. У таких умовах будь-які мікроелементи, що можуть бути присутніми, такі як вуглець, кальцій і натрій, взаємодіють з навколишньою щільною гелієвою плазмою та поглинають світло в ширшому діапазоні кольорів, ніж це було б при меншій щільності. Це зміщує колір зорі подалі від помаранчевого, білого та синього кольорів ідеального випромінювача.

Жодна зоря-білий карлик не знаходиться настільки близько, щоб її колір можна було побачити безпосередньо, тому команда розрахувала його на основі даних, які астрономи вже регулярно збирають: спектру зорі — «відбитка пальця», що утворюється, коли світло зорі розкладається за довжинами хвиль, подібно до того, як призма розкладає сонячне світло на веселку. Проведення цих спектрів через модель людського кольорового зору дозволило з’ясувати, яким кольором світло кожної зорі виглядало б для ока. Це нагадує про те, скільки інформації може розкрити спектр: не лише температуру зорі чи її хімічний склад, а й її справжній колір.

Будь-який колір на ваш смак

Застосувавши цей метод до білих карликів по всьому небу, команда виявила, що їхні кольори поділяються на чіткі групи, кожна з яких пов’язана зі складом атмосфери зорі.

Білі карлики, багаті на вуглець, зазвичай мають рожевий або фіолетовий колір, тоді як ті, що збагачені уламками розбитих астероїдів і комет — залишками старих планетних систем, — мають скоріше жовтий відтінок. Холодніші білі карлики зі змішаною атмосферою з водню та гелію часто набувають блакитного або світло-синього відтінку, що спричинено зіткненням молекул водню з атомами гелію в їхніх надзвичайно щільних атмосферах.

Найяскравішим прикладом є WD J1330+6435, температура якої становить приблизно 4 000 градусів Цельсія та яка накопичила кам’янистий матеріал зі своєї планетної системи. Це збагатило її атмосферу кальцієм, літієм і натрієм, надавши їй у моделях команди зеленувато-жовтий відтінок. Наскільки відомо дослідникам, про жодну іншу зорю — ні живу, ні мертву — раніше не повідомлялося як про зелену, що робить цю зорю першою відомою справді зеленою зорею у нашій галактиці.

Доктор Холландс додав: «Сліди натрію в атмосфері цього білого карлика поглинають помаранчеву частину спектра, залишаючи після себе примарне зелене сяйво. Уявіть, що ви стоїте на планеті й дивитеся вгору на зелену зорю. Це схоже на щось з наукової фантастики».

На противагу цьому, команда виявила зорю, яка, ймовірно, є найчервонішою з усіх відомих. WD J1011+2845 — білий карлик, розташований неподалік, лише за 48 світлових років від Землі, — має глибоку конвекційну зону, яка підняла вуглець з ядра на поверхню. Молекули вуглецю, що утворилися в результаті цього процесу, настільки сильно спотворюють світло зорі, що майже все воно стискається в діапазоні довжин хвиль понад 600 нанометрів, створюючи глибоке лососево-рожеве світіння, яке не схоже на те, що можна побачити у звичайної зорі.

У середньому колір все ж білий

Команда також дослідила репрезентативну вибірку: 151 білий карлик у межах 20 парсеків (близько 65 світлових років) від Землі. П’ять з них мали незвичайне забарвлення: два — жовті, а три — рожеві. Це свідчить про те, що приблизно один з тридцяти білих карликів у Всесвіті світитиме незвичайним кольором.

Для решти 146 білих карликів команда виміряла колірну температуру — показник, що порівнює колір об’єкта з кольором ідеального випромінювача і зазвичай використовується для опису лампочок («теплий білий» — 3 000 К, «холодний білий» — 6 000 К). Медіанна колірна температура вибірки становила приблизно 6 800 кельвінів, що ми сприймаємо як білий колір. Це виправляє поширену в астрономії помилку, згідно з якою білі карлики зазвичай є блакитними: гарячіші, блакитніші білі карлики є яскравішими та їх можна побачити з більшої відстані, тому вони надмірно представлені в дослідженнях, що ґрунтуються виключно на яскравості.

Професор Борис Гансіке з кафедри фізики Ворицького університету зазначив: «Один з тридцяти — це, можливо, не здається великою часткою, але, якщо врахувати всю сукупність білих карликів у Всесвіті, це все одно дуже багато зірок з незвичайним забарвленням. Проте, якщо взяти медіану за репрезентативною вибіркою білих карликів, ми виявили, що у середньому білий карлик насправді є білим».

• Білий карлик