ЕДИНСТВЕННЫЕ ИЗВЕСТНЫЕ ЗЕЛЁНЫЕ ЗВЁЗДЫ — БЕЛЫЕ КАРЛИКИ

Посмотрите на ночное небо: цвета звёзд едва уловимы, но реальны. Бетельгейзе и Антарес кажутся красноватыми, Сириус и Ригель — слегка голубоватыми. Для обычных звёзд цвет — это термометр. Их свет приблизительно повторяет свет идеального нагретого тела, абсолютно чёрного тела, которое по мере нагрева меняет цвет от оранжевого к белому и затем к голубому.

Однако большинство звёзд слишком тусклы, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом, а даже в телескоп глаз плохо различает цвета в темноте. Цветные астрономические снимки в основном выполнены в условных цветах: например, Слоановский цифровой обзор неба (SDSS) переводит свои полосы i, r и g в красный, зелёный и синий, хотя человеческий глаз охватывает только полосы g и r. Полезно для науки, но вводит в заблуждение относительно того, как звёзды выглядят на самом деле.

Атмосферы плотностью с жидкость

Белые карлики — плотные остатки, которые оставляет после смерти большинство звёзд. Их атмосферы могут быть невероятно сжаты — у самых холодных до примерно 1 грамма на кубический сантиметр, плотности жидкости. В таких условиях атомы углерода, кальция или натрия поглощают свет в чрезвычайно уширенных полосах шириной от сотен до тысяч ангстрем. Свет, который вырывается наружу, может сильно отличаться от излучения абсолютно чёрного тела.

Марк Холландс, Борис Гензике и Пьер-Эмманюэль Трамбле из Уорикского университета вместе с Детлевом Кёстером из Кильского университета задали простой вопрос, которым для этих звёзд ещё никто не задавался: какого цвета они показались бы человеку, находящемуся достаточно близко, чтобы видеть их диск?

От спектра к экрану

Ответ даёт колориметрия — наука о цвете, которая калибрует экраны и освещение. Команда проинтегрировала каждый спектр со стандартными кривыми, описывающими чувствительность человеческого глаза (функциями сложения цветов CIE 1931), а затем перевела результат в стандартное цветовое пространство компьютерных мониторов — sRGB. В качестве проверки модель Солнца даёт едва заметно тёплый белый, шестнадцатеричный код #FFF1EC; водородный белый карлик с температурой 10 000 градусов — бледно-голубой.

Они применили этот метод к модельным атмосферам, к десяткам наблюдаемых спектров, отобранных за их странности, и к полной переписи 152 белых карликов в пределах 20 парсек от Солнца.

Палитра мёртвых звёзд

Белые карлики с атмосферами из чистого водорода или гелия ведут себя почти как абсолютно чёрные тела. Остальные — нет.

Розовый и фиолетовый. Богатые углеродом белые карлики, чьи молекулы C₂ поглощают широкие полосы в середине видимого диапазона, оказываются ниже цветов абсолютно чёрного тела. Один из них, WD J1011+2845, находящийся в 14,7 парсека, излучает большую часть видимого света на длинах волн больше 600 нанометров. Его цвет — глубокий лососево-розовый; по словам авторов, это, вероятно, самая красная из известных звёзд с точки зрения воспринимаемого цвета.
Циан. У некоторых холодных белых карликов со смесью водорода и гелия красный и инфракрасный свет поглощается сталкивающимися молекулами. Самые экстремальные из них становятся циановыми.
Жёлтый. У WD J0744+4649 кальций поглощает большую часть света короче 460 нанометров: звезда не оранжевая, а жёлтая.
Зелёный. У WD J1330+6435 с температурой 4240 градусов оранжевый свет поглощает натрий, а фиолетовый — кальций. Оставшееся излучение имеет пик около 500 нанометров: салатово-зелёный цвет (шартрёз). Авторам не известна ни одна другая звезда какого-либо типа, которую бы называли зелёной, так что белые карлики пока остаются единственным известным способом получить зелёную звезду. Спектр у неё несколько зашумлён, отмечают они, но более старая модель даёт похожий оттенок.
Синий при 4000 градусах. WD J2356−2054 имеет температуру всего около 4000 градусов, но натрий настолько полно вырезает середину её видимого света, что она выглядит ярко-синей — синее любого абсолютно чёрного тела, так что ей даже нельзя приписать цветовую температуру.

И всё-таки белые

Перепись 20-парсековой окрестности рассказывает более спокойную историю. Лишь около 3,4% этих белых карликов явно отклоняются от цветов абсолютно чёрного тела: два жёлтых и три розовых. У остальных 147 цветовые температуры лежат в диапазоне от 3000 до 25 000 градусов, а их медиана, 6768 кельвинов, даёт код #F9F5FF — удивительно близко к стандартному белому компьютерных экранов. Авторы признаются, что это их несколько позабавило: привычный образ голубоватых белых карликов нерепрезентативен — это искажение обзоров, отдающих предпочтение ярким горячим звёздам. В среднем белые карлики действительно белые.

Раскрашивая диски

Команда также построила изображения самих дисков с учётом того, как звезда темнеет к краю. У водородных белых карликов диски выглядят почти равномерными. У богатых углеродом и металлами край сильно темнеет и даже меняет оттенок: зелёная WD J1330+6435 становится оранжевой в самых внешних пикселях своего диска. Поверхности этих звёзд остаются несравнимо ярче, чем способен показать любой экран, но авторы надеются, что эти портреты пригодятся для популяризации науки. Они ждут и новых сюрпризов: между зелёной и синей звёздами в будущих обзорах, вероятно, найдутся другие ярко-зелёные, циановые и синие белые карлики.