一颗星星,竟然可以是黄绿色的。华威大学团队结合光谱、大气模型和人眼色觉模型,算出了这颗白矮星近看时应有的颜色。让它偏绿的线索,藏在吞入大气的岩石碎屑里。

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WD J1330+6435及岩石碎屑的艺术示意,并非近距离实拍。图:Mark A. Garlick/University of Warwick,经SciTechDaily。

它的名字是WD J1330+6435。白矮星是类似太阳的恒星走到生命末期后留下的致密残骸,表面仍然很热,会持续向外辐射。

不过,恒星不是常见红的、白的、蓝的吗?为什么很少听说绿的?

绿色一直在星光里,只是很难单独显出来

一颗普通恒星发出的光,铺在很宽的波长范围里。温度不同,各种波长所占的份额会变化,于是较冷的显得偏橙,较热的偏蓝,中间可以接近白色。

即便光谱最强的部分落在绿色附近,其他颜色也没有退场。人眼把它们混在一起,并不会只看见一个绿球。想让一颗星显绿,光靠调温度还不够。

这颗白矮星却有另一套条件:大气很致密,而且混入了钠、钙等来自岩石碎屑的元素。

它的绿色,靠的是少掉一部分光

光穿过恒星大气时,不同元素会吸收不同波长,给光谱留下凹口。普通恒星的一些吸收线很窄,对整体颜色影响有限。

在这种温度较低、氦大气又很致密的白矮星上,原子受到周围粒子的强烈影响,吸收范围会大幅展宽。钠因此能削弱一大片黄、橙、红色波段;钙又吸收紫端的光。剩余光线的比例一变,人眼感受到的就可能偏向黄绿。

可以把这层大气想成一块挑颜色的滤片:钠的作用在于吸收,把其他颜色的份额减下去。

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颜色模拟与光谱对照。下排第三颗为WD J1330+6435;彩色曲线中的凹陷代表相应波段变弱。这里模拟颜色,实际恒星的亮度远超屏幕。图:Mark Hollands/University of Warwick,经SciTechDaily。

看图中下排第三颗:黄绿的星面下面,橙色一带的光谱凹下去了一大块。这正是颜色改变留下的线索。

论文也说明,这颗星的观测光谱有噪声,真实色调可能略有差别。不过,团队不同版本的大气模型都给出相近的绿色,支持这个判断。

还有粉色的,材料却来自内部

同一项研究里,另一颗白矮星WD J0902+2010的计算颜色偏粉。它的外层发生对流,把内部的碳带了上来。碳形成的分子会吸收蓝、绿、黄等部分波段,让混合后的光偏向粉色。

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WD J0902+2010的艺术示意,右上放大区域表示外层对流。内部的碳被带至表面,影响星光颜色。图:Mark A. Garlick/University of Warwick,经SciTechDaily。

一颗从外面吞入岩石碎屑,一颗把内部的碳翻上来。两种经历都能改变大气中的成分,再改变人眼看到的颜色。

看完这组颜色,哪一种最不像你印象里的星星?