Белые карлики на самом деле могут быть разных цветов, в том числе зеленого, розового, фиолетового

Астрономы доказали, что белые карлики могут светиться в чрезвычайно широком диапазоне цветов; в частности, это касается первой в истории звезды, которая для человеческого глаза выглядит зеленой.

Об этом сообщают в Ворицком университете, передают OstanniPodii.com.

Для большинства звёзд цвет является показателем температуры. Более холодные имеют оранжевый оттенок. Звёзды, подобные нашему Солнцу, выглядят белыми. А самые горячие светятся бледно-голубым светом — подобно кузнечному железу, которое при нагревании сначала краснеет, затем становится оранжевым, а впоследствии раскаляется до белого. Раньше считалось, что белые карлики — плотные остатки звезды, подобной Солнцу, которая подходит к концу своей жизни, — подчиняются тому же правилу. Своё название они получили потому, что самые первые обнаруженные экземпляры были удивительно горячими и светились белым или бледно-голубым светом. Но являются ли оранжевый, белый и голубой — единственными цветами, которыми может быть звезда на ночном небе?

Ответ, согласно новому исследованию, — нет. Опубликованное в журнале «Королевское астрономическое общество — Методы и инструменты» (RASTI) новое исследование показывает, что если бы мы могли рассмотреть их вблизи, некоторые белые карлики сияли бы такими цветами, как зеленый, розовый, голубой, желтый и фиолетовый.

«Большинство звёзд, в том числе и большинство белых карликов, ведут себя как «идеальные излучатели», поэтому их цвет почти полностью определяется температурой. Но раньше никто по-настоящему не исследовал, что ещё может быть возможно для белых карликов», — сказал доктор Марк Холландс, возглавлявший эту работу. «Оказывается, эти невероятно плотные звёзды могут излучать цвета, которых никто не ожидал, и некоторые из них действительно меня удивили».

Почему белые карлики нарушают правило

Ключевым фактором является плотность. Плотность атмосфер самых холодных белых карликов может достигать примерно 1 грамма на кубический сантиметр — это примерно плотность воды и в миллионы раз больше, чем плотность фотосферы Солнца. В таких условиях любые микроэлементы, которые могут присутствовать, такие как углерод, кальций и натрий, взаимодействуют с окружающей плотной гелиевой плазмой и поглощают свет в более широком диапазоне цветов, чем это было бы при меньшей плотности. Это смещает цвет звезды дальше от оранжевого, белого и синего цветов идеального излучателя.

Ни одна звезда-белый карлик не находится настолько близко, чтобы её цвет можно было увидеть напрямую, поэтому команда рассчитала его на основе данных, которые астрономы уже регулярно собирают: спектра звезды — «отпечатка пальца», образующегося, когда свет звезды раскладывается по длинам волн, подобно тому, как призма раскладывает солнечный свет на радугу. Проведение этих спектров через модель человеческого цветового зрения позволило выяснить, какого цвета свет каждой звезды выглядел бы для глаза. Это напоминает о том, сколько информации может раскрыть спектр: не только температуру звезды или её химический состав, но и её истинный цвет.

Любой цвет на ваш вкус

Применив этот метод к белым карликам по всему небу, команда обнаружила, что их цвета делятся на четкие группы, каждая из которых связана с составом атмосферы звезды.

Белые карлики, богатые углеродом, обычно имеют розовый или фиолетовый цвет, тогда как те, что обогащены обломками разбитых астероидов и комет — остатками старых планетных систем, — имеют скорее желтый оттенок. Более холодные белые карлики со смешанной атмосферой из водорода и гелия часто приобретают голубой или светло-синий оттенок, что вызвано столкновением молекул водорода с атомами гелия в их чрезвычайно плотных атмосферах.

Наиболее ярким примером является WD J1330+6435, температура которой составляет примерно 4 000 градусов Цельсия и которая накопила каменистый материал из своей планетной системы. Это обогатило её атмосферу кальцием, литием и натрием, придав ей в моделях команды зеленовато-жёлтый оттенок. Насколько известно исследователям, ни об одной другой звезде — ни живой, ни мертвой — ранее не сообщалось как о зелёной, что делает эту звезду первой известной по-настоящему зелёной звездой в нашей галактике.

Доктор Холландс добавил: «Следы натрия в атмосфере этого белого карлика поглощают оранжевую часть спектра, оставляя после себя призрачное зелёное сияние. Представьте, что вы стоите на планете и смотрите вверх на зелёную звезду. Это похоже на что-то из научной фантастики».

В противовес этому команда обнаружила звезду, которая, вероятно, является самой красной из всех известных. WD J1011+2845 — белый карлик, расположенный неподалеку, всего в 48 световых годах от Земли, — имеет глубокую конвекционную зону, которая подняла углерод из ядра на поверхность. Молекулы углерода, образовавшиеся в результате этого процесса, настолько сильно искажают свет звезды, что почти весь он сжимается в диапазоне длин волн свыше 600 нанометров, создавая глубокое лососево-розовое свечение, которое не похоже на то, что можно увидеть у обычной звезды.

В среднем цвет всё же белый

Команда также изучила репрезентативную выборку: 151 белый карлик в пределах 20 парсеков (около 65 световых лет) от Земли. Пять из них имели необычную окраску: два — желтые, а три — розовые. Это свидетельствует о том, что примерно один из тридцати белых карликов во Вселенной будет светиться необычным цветом.

Для остальных 146 белых карликов команда измерила цветовую температуру — показатель, сравнивающий цвет объекта с цветом идеального излучателя и обычно используемый для описания лампочек («теплый белый» — 3 000 К, «холодный белый» — 6 000 К). Медианная цветовая температура выборки составляла примерно 6 800 кельвинов, что мы воспринимаем как белый цвет. Это исправляет распространённую в астрономии ошибку, согласно которой белые карлики обычно представляются голубыми: более горячие, более голубые белые карлики ярче и их можно увидеть с большего расстояния, поэтому они чрезмерно представлены в исследованиях, основанных исключительно на яркости.

Профессор Борис Гансике с кафедры физики Ворицкого университета отметил: «Один из тридцати — это, возможно, не кажется большой долей, но, если учесть всю совокупность белых карликов во Вселенной, это всё равно очень много звёзд с необычной окраской. Однако, если взять медиану по репрезентативной выборке белых карликов, мы обнаружили, что в среднем белый карлик на самом деле белый».

• Белый карлик