Астрономы Уорика показали, что белые карлики могут светиться в широком диапазоне цветов, включая первую когда-либо обнаруженную звезду, которая человеческому глазу кажется зеленой.
Зеленый белый карлик: Обогащенный сверху: Холодный белый карлик WDJ1330+6435 аккрецировал богатый натрием каменный материал из своей планетной системы в свою атмосферу. Огромная плотность атмосферы заставляет натрий поглощать свет в широком диапазоне длин волн желтого, оранжевого и красного цветов, придавая WDJ1330+6435 призрачно-зеленый вид. Фото: Марк А. Гарлик/Университет Уорика.
Для большинства звезд цвет является показателем температуры. Более холодные звезды выглядят оранжевыми, звезды, подобные нашему Солнцу, выглядят белыми, а самые горячие светятся бледно-голубым, очень похоже на то, как кузнечный утюг светится красным, затем оранжевым, а затем раскаленным добела при нагревании. Считалось, что белые карлики, плотные остатки, остающиеся после того, как звезды, подобные Солнцу, достигают конца своей жизни, подчиняются тому же правилу. Свое название они заслужили потому, что самые ранние найденные экземпляры были удивительно горячими и светились белым/бледно-голубым. Но являются ли оранжевый, белый и синий единственными цветами, которыми может быть звезда на ночном небе?
Ответ, согласно новому исследованию Уорикского университета, — нет. Опубликовано в журнале Методы и инструменты РАН (РАСТИ)Новое исследование показывает, что если бы мы могли рассмотреть их поближе, некоторые звезды-белые карлики сияли бы такими цветами, как зеленый, розовый, голубой, желтый и фиолетовый.
Предоставлено: Университет Уорика.
“Большинство звезд, в том числе большинство белых карликов, ведут себя как “идеальные радиаторы”, поэтому их цвет почти полностью определяется температурой. Но никто по-настоящему не изучал, что еще может быть возможно для белых карликов”, – сказал доктор Марк Холландс, научный сотрудник Уорвикской премии в группе астрономии и астрофизики Уорикского университета, который руководил работой. «Оказывается, эти невероятно плотные звезды могут давать цвета, которых никто не ожидал, и некоторые из них меня искренне удивили».
Почему белые карлики нарушают правило
Главное — плотность. Самая холодная атмосфера белых карликов может достигать примерно 1 грамма на кубический сантиметр, что примерно соответствует плотности воды и в миллионы раз плотнее фотосферы Солнца. В этих условиях любые присутствующие микроэлементы, такие как углерод, кальций и натрий, взаимодействуют с окружающей плотной плазмой гелия и поглощают свет в более широком диапазоне цветов, чем при более низких плотностях. Это меняет цвет звезды от оранжевого, белого и синего цвета идеального радиатора.
Ни одна звезда-белый карлик не находится достаточно близко, чтобы ее цвет можно было увидеть напрямую, поэтому вместо этого команда рассчитала его на основе данных, которые астрономы уже регулярно собирают: спектр звезды, «отпечаток пальца», образующийся, когда звездный свет разделяется по длине волны, подобно тому, как призма разделяет солнечный свет на радугу. Проведение этих спектров с помощью модели цветового зрения человека показало, какой цвет свет каждой звезды будет восприниматься глазом. Это напоминание о том, как много может раскрыть спектр: не только температура звезды или ее химический состав, но и ее истинный цвет.
Любой цвет, который вам нравится
Применив этот метод к белым карликам на небе, команда обнаружила, что их цвета делятся на отдельные группы, каждая из которых связана с тем, что находится в атмосфере звезды. Богатые углеродом белые карлики обычно имеют розовый или фиолетовый цвет, тогда как те, которые обогащены обломками разрушенных астероидов и комет, остатками старых планетных систем, имеют тенденцию к желтому цвету. Более холодные белые карлики со смешанной водородной и гелиевой атмосферой часто приобретают голубой или бледно-голубой оттенок, вызванный столкновением молекул водорода с атомами гелия в их сверхплотной атмосфере.
Самый яркий пример — WD J1330+6435, температура которого составляет около 4000 градусов по Цельсию, и на ее планетной системе образовался каменистый материал. Это обогатило его атмосферу кальцием, литием и натрием, что придало ему в моделях команды зеленовато-зеленый цвет. Насколько известно исследователям, ни одна другая звезда, живая или мертвая, никогда достоверно не считалась зеленой, что делает эту звезду первой известной по-настоящему зеленой звездой в Галактике.
Доктор Холландс добавил: “Следы натрия в атмосфере этого белого карлика поглощают оранжевую часть спектра, оставляя после себя призрачное зеленое свечение. Представьте себе, что вы стоите на планете и смотрите на зеленую звезду. Это похоже на что-то из научной фантастики”.
С другой стороны, команда определила, возможно, самую красную звезду, когда-либо зарегистрированную. WD J1011+2845, ближайший белый карлик всего в 48 световых годах от Земли, имеет зону глубокой конвекции, которая поднимает углерод из ядра на поверхность. Образующиеся молекулы углерода настолько сильно искажают свет звезды, что почти весь его свет сжимается до длин волн, превышающих 600 нанометров, создавая глубокое оранжево-розовое свечение, не похожее ни на что, наблюдаемое у обычной звезды.
Средний уровень все еще белый
Команда также изучила репрезентативную выборку: 151 белый карлик в пределах 20 парсеков (около 65 световых лет) от Земли. Пять имели необычную окраску: два желтых и три розовых. Это говорит о том, что примерно один из тридцати белых карликов во Вселенной будет светиться необычным цветным светом.
Для оставшихся 146 ламп команда измерила цветовую температуру, которая сравнивает цвет объекта с цветом идеального радиатора и обычно используется для описания лампочек («теплый белый» при 3000 К, «холодный белый» при 6 000 К). Средняя цветовая температура образца составила примерно 6800 Кельвинов, и мы воспринимаем ее как белый. Это исправляет распространенное в астрономии заблуждение о том, что белые карлики обычно голубые: более горячие и синие белые карлики ярче и их можно увидеть издалека, поэтому они перепредставлены в исследованиях, которые полагаются только на яркость.
Профессор Борис Генсике с кафедры физики Уорикского университета сказал: “Один из тридцати может показаться не такой уж огромной долей, но среди всей популяции белых карликов во Вселенной все еще много звезд странного цвета. Тем не менее, если мы возьмем медиану репрезентативной популяции белых карликов, мы обнаружим, что средний белый карлик действительно белый”.
Статья «Любой цвет, который вам нравится: разнообразные цветности белых карликов» опубликована в журнале «Техника и инструменты» РАН, DOI: 10.1093/rasti/rzag069.
Источник: Университет Уорика.
