恒星的颜色,天文学上一直有一套很硬的规矩:温度决定一切。热的是蓝白色,冷一点是黄白色,再冷是橙色、红色。这套规矩之所以成立,是因为恒星被当作“完美辐射体”,也就是黑体——它吸收所有电磁辐射、什么也不反射,发什么光完全看温度。

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但英国华威大学(University of Warwick)牵头的一支研究团队,最近给出了一个不太一样的观察结果:白矮星未必都是白的。相关研究发表在《RAS Techniques and Instruments》上。

研究第一作者、华威大学博士后马克·霍兰兹(Mark Hollands)把黑体的逻辑讲得很直白:物体越热,在光学波段发出的光越多,颜色从红变橙,就像铁匠打一块烧红的金属;温度再往上,橙色会变淡,到6000K左右,黑体看上去就是白的,因为大部分辐射铺满了光学波段;温度更高,才开始泛出淡蓝色。红、橙、白、蓝——这是真正的黑体唯一可能呈现的颜色。

问题就出在“真正的黑体”这几个字上。白矮星和太阳这样的主序星不一样,它的大气层密度极高。研究团队用一系列计算机模型,分析了距离地球20秒差距(约65光年)以内的151颗白矮星,想看看大气里混进碳、钙、钠这类元素之后,颜色会不会被改写。

结果是有5颗白矮星的颜色偏离了“白”:2颗偏黄,3颗偏粉。按这个比例推算,宇宙中大约3.3%的白矮星可能呈现出白色以外的颜色。

具体到元素分工,研究给出的对应关系是:

  • 大气以碳为主的白矮星,呈现粉色或紫色
  • 温度较低、大气以氢和氦为主的白矮星,偏青色或蓝色
  • 大气中带有原行星系统碎屑的白矮星,通常呈绿色

研究共同作者、华威大学物理系教授鲍里斯·甘西克(Boris Gänsicke)对“三十分之一”这个比例的评价是:单看比例不算大,但放到全宇宙的白矮星总数里,颜色古怪的恒星依然很多。不过他同时强调,如果取一个有代表性白矮星群体的中位数,平均下来的白矮星确实还是白的。

那么,还有别的天体不守黑体的规矩吗?霍兰兹提到了褐矮星。这类亚恒星天体核心温度不够,无法聚变氢,但可以聚变氘。它们相对很冷,辐射大多落在红外波段,只有一部分从光学波段透出来。而褐矮星同样拥有致密大气,钠、钾以及氧化钛这类分子的吸收,会把它们的颜色推离黑体色。霍兰兹说,一些研究褐矮星的天文学家过去考察过它们的外观,结论是它们可能呈现紫色。

所以,恒星颜色和温度的那套老规矩并没有被推翻,它依然是绝大多数情况下的答案。只是当一颗恒星的大气足够致密、又恰好混进了合适的元素,它就可能在自己的名字之外,多出一种颜色。