Первая зелёная звезда: белый карлик, поглотивший свои планеты

Когда мы смотрим на Солнце, мы видим звезду, светящуюся оттенками жёлтого, оранжевого и белого. По Вселенной звёзды демонстрируют широкий диапазон цветов — от огненно-красного до ярко-синего, и их оттенки определяются прежде всего температурой поверхности. Но что, если звёздная палитра выходит за пределы привычных нам цветов? Новые данные открывают неожиданные возможности: белые карлики — плотные остатки мёртвых звёзд — могут светиться розовым, фиолетовым и даже зелёным.

Впервые астрономы заметили звезду, которая кажется человеческому глазу зелёной. Звезда достигла конца своей жизни и поглотила каменистый материал из своей планетной системы, что придало ей желтовато-зелёный оттенок. Результаты опубликованы в журнале «РАС Техник энд Инструментс». Они показывают, что планетные обломки могут заставлять белые карлики светиться целой гаммой цветов, если смотреть на них вблизи.

Зомби-звезда

Когда звезда, подобная Солнцу, сжигает ядерное топливо, она сбрасывает внешние слои, образуя планетарную туманность, и оставляет в центре плотное мёртвое ядро. Эти космические зомби, известные как белые карлики, чрезвычайно горячи и, как известно, светятся белым или бледно-голубым. Чем горячее звезда, тем больше её света испускается на более коротких, синих волнах.

«Большинство звёзд, включая большинство белых карликов, ведут себя как „идеальные излучатели", поэтому их цвет почти полностью определяется температурой. Но никто всерьёз не изучал, что ещё возможно для белых карликов, — сказал Марк Холландс, астроном из Уорикского университета в Англии, руководивший работой. — Оказалось, эти невероятно плотные звёзды могут производить цвета, которых никто не ожидал, и некоторые из них меня искренне удивили».

Ключ к этому неожиданному цветовому разнообразию — плотность звезды. Атмосферы самых холодных белых карликов могут достигать плотности воды, что в миллионы раз плотнее фотосферы Солнца — нижнего слоя его атмосферы. В таких условиях следовые элементы, такие как углерод, кальций и натрий, взаимодействуют с окружающей плотной гелиевой плазмой звезды.

Из-за этого элементы поглощают свет в более широком диапазоне цветов, чем при низкой плотности. В результате цвет звезды меняется от более типичного оранжевого, белого и синего.

Выбор цвета

Команда астрономов задалась целью увидеть истинные цвета белых карликов. К сожалению, ни один белый карлик не находится достаточно близко, чтобы наблюдать его напрямую. Вместо этого астрономы полагались на спектр звезды.

Спектр — это отчётливый отпечаток, возникающий, когда свет звезды разлагается на составляющие цвета, давая подсказки о её химическом составе. Прогнав спектр через модель человеческого цветового зрения, астрономы обнаружили, что цвета белых карликов делятся на отчётливые группы в зависимости от состава их атмосферы.

Белые карлики, богатые углеродом, обычно розовые или фиолетовые. Те, что питались обломками разрушенных астероидов и комет или остатками старых планетных систем, больше склоняются к жёлтому. Более холодные белые карлики со смешанными водородно-гелиевыми атмосферами часто приобретают голубоватый или бледно-синий оттенок, вызванный столкновениями молекул водорода с атомами гелия в их сверхплотных атмосферах.

Одна конкретная звезда, обозначенная как WD J1330+6435, выделялась. Её температура — около четырёх тысяч градусов Цельсия, расстояние от Земли — около двухсот восьмидесяти четырёх световых лет. Она поглотила каменистый материал своих орбитальных планет, богатый кальцием, литием и натрием. Когда эти элементы попали в атмосферу белого карлика, взаимодействие дало желтовато-зелёный свет, согласно моделям команды.

«Следы натрия в атмосфере этого белого карлика поглощают оранжевую часть спектра, оставляя призрачное зелёное свечение, — сказал Холландс. — Представьте, что стоите на планете и смотрите вверх на зелёную звезду. Это похоже на что-то из научной фантастики».

Команда также нашла, возможно, самую красную звезду из когда-либо зарегистрированных: WD J1011+2845, ближайший белый карлик всего в сорока восьми световых годах от Земли. У звезды глубокая конвективная зона, которая вынесла углерод из ядра на поверхность, исказив её свет настолько сильно, что он приобрёл глубокий лососево-розовый цвет.

Однако эти белые карлики могут быть одними из немногих цветных исключений. Команда также изучила 151 белый карлик в пределах около шестидесяти пяти световых лет от Земли, и только пять из них показали необычные цвета — два жёлтых и три розовых.

Это позволяет предположить, что примерно один из тридцати белых карликов по всей Вселенной может светиться необычными цветами. «Один из тридцати может звучать как небольшая доля, но по всей популяции белых карликов во Вселенной это всё равно очень много необычно окрашенных звёзд, — сказал Борис Гензике, профессор физики Уорикского университета и соавтор исследования. — Однако если взять медиану по репрезентативной популяции белых карликов, мы обнаружили, что средний белый карлик действительно белый».