Prva zelena zvijezda: Boja koju nijedno oko nije vidjelo
Ime zvijezde zapravo je njena adresa: 13 sati i 30 minuta rektascenzije, 64 stepena i 35 minuta deklinacije. Bijeli patuljak WD J1330+6435 udaljen je nekoliko stotina svjetlosnih godina i preslab je da bi se mogao vidjeti bez teleskopa.
Prema proračunima tima sa Univerziteta Warwick, njegova bi površina posmatraču izbliza izgledala zeleno.
Tu boju, međutim, niko nije vidio. Ona postoji u spektru i modelu, a ne na nebu.
Studiju su Mark Hollands i njegove kolege objavili u časopisu RAS Techniques and Instruments.
Rad je 13. oktobra objavljen na arXivu, a Univerzitet Warwick predstavio ga je 15. oktobra, uz tvrdnju da je riječ o prvoj zvijezdi za koju se na osnovu vjerodostojnih proračuna može reći da bi mogla biti zelena.
Boja zvijezde obično zavisi samo od temperature
Zvijezda zrači gotovo kao savršeno crno tijelo. Njen spektar zavisi od temperature površine, a ljudsko oko iz tog spektra opaža određenu boju.
Hladnija površina emituje više crvene svjetlosti, dok toplija emituje više plave.
Sunce, čija je površinska temperatura oko 5.800 kelvina, izgleda bijelo, Betelgez je narandžast, a Sirius blista plavobijelom bojom.
Isti princip objašnjava i boje usijanog željeza u kovačnici.
Bijeli patuljci dobili su ime po prvim otkrivenim primjercima, koji su bili vrući i sjajili bijelom ili blijedoplavom svjetlošću. Taj je obrazac zaveo astronome.
Vrući patuljci su sjajniji, pa ih pretrage zasnovane na sjaju otkrivaju češće nego hladne.
Gusta atmosfera mijenja pravila igre
Bijeli patuljak ostatak je zvijezde poput Sunca. U njemu je masa uporediva sa Sunčevom sabijena u tijelo veličine Zemlje.
Sunce će jednog dana i samo postati bijeli patuljak kada potroši vodonik i odbaci svoje vanjske slojeve.
U najhladnijim atmosferama bijelih patuljaka gustina može dostići oko jedan gram po kubnom centimetru.
To je približno gustina vode i milionima puta više od gustine Sunčeve fotosfere.
Pri takvoj gustini atomi natrija, kalcija i ugljenika ne apsorbuju svjetlost samo u uskim spektralnim linijama.
Sudari s okolnim atomima helija šire te linije, pa apsorpcija jednog elementa može zahvatiti širok pojas boja.
Spektar tada prestaje ličiti na glatku krivulju zračenja crnog tijela, a boja više ne zavisi samo od temperature.
Sirius B, najbliži bijeli patuljak, udaljen je 8,6 svjetlosnih godina.
Njegova masa iznosi oko 1,02 Sunčeve mase, a prečnik mu je manji od Zemljinog.
Natrij apsorbuje narandžastu, a kalcij ljubičastu svjetlost
WD J1330+6435 pripada klasi DZ. U njegovoj atmosferi dominira helij, a prisutni su i teži elementi koji su dospjeli na površinu.
Površinska temperatura ovog bijelog patuljka iznosi oko 4.240 kelvina, odnosno oko 4.000 stepeni Celzijusa, a njegov spektar otkriva prisustvo litija, natrija i kalcija.
Ti metali ne potiču iz same zvijezde. Riječ je o materijalu iz stjenovitih tijela njenog planetarnog sistema, poput asteroida i kometa, koje je bijeli patuljak razorio i čiji je materijal potom apsorbovao.
Autori su analizirali 33 bijela patuljka klase DZ iz uzorka od 231 koji je otkrio SDSS, i dodali im tri objekta s neobičnim spektrima.
Prema modelu, natrij apsorbuje narandžasti dio spektra, oko talasne dužine od 589 nanometara, dok kalcij apsorbuje ljubičasti dio, ispod 460 nanometara.
Preostala svjetlost ima maksimum na približno 500 nanometara, u zelenom dijelu spektra.
Proračun daje nijansu između žute i zelene, koju autori nazivaju chartreuse i označavaju heksadecimalnim kodom #DDFFB8.
Ta vrijednost opisuje boju integrisanu preko cijelog diska.
U samom centru nijansa je zasićenija (#D0FFB4), prema rubu slabi, a u posljednjim pikselima prevladava narandžasta.
"Tragovi natrija u atmosferi ovog patuljka apsorbuju narandžasti dio spektra i ostavljaju sablasni zeleni sjaj", rekao je Hollands.
"Zamislite da stojite na planeti i gledate zelenu zvijezdu. To izgleda kao nešto iz naučne fantastike."
Autori ipak upozoravaju da postoji mogućnost odstupanja.
Spektar WD J1330+6435 nije savršen, a šum u podacima znači da bi stvarna nijansa mogla biti nešto drugačija.
Zelenkastu boju pokazuju i bijeli patuljci WD J0851+1543 i WD J1351+2645, ali je ona kod njih znatno manje izražena.
Nijedan bijeli patuljak nije dovoljno blizu
Nijedan bijeli patuljak nije dovoljno blizu da bi teleskop mogao razlučiti njegov disk.
Čak i Sirius B na snimcima svemirskog teleskopa Hubble ostaje samo tačka, iako kruži oko najsjajnije zvijezde na noćnom nebu.
Boja zvijezde koju opažamo zapravo je rezultat analize njene svjetlosti, a ne neposredan pogled na njenu površinu.
Zato autori nisu posmatrali nebo tražeći zelenu zvijezdu, nego su analizirali spektre.
Svaki spektar obradili su pomoću modela ljudskog vida CIE 1931 i pretvorili ga u vrijednosti sRGB, kakve se koriste na ekranima.
Rezultat je proračun, a ne fotografija: boja koju bi ljudsko oko vidjelo kada bi se posmatrač mogao dovoljno približiti zvijezdi.
Kod crnog tijela boja se može opisati temperaturom boje. Međutim, kod bijelih patuljaka čiji spektri znatno odstupaju od tog modela takva mjera gubi smisao.
Zato su autori te objekte izuzeli iz statistike zasnovane na temperaturi boje i opisali ih pomoću heksadecimalnih kodova.
Najcrvenija zvijezda ima boju lososa
Na drugom kraju spektra nalazi se WD J1011+2845, udaljen 14,73 parseka, odnosno oko 48 svjetlosnih godina.
Njegova površinska temperatura iznosi oko 4.300 kelvina, a konvekcijska zona izvlači ugljenik iz unutrašnjosti sve do površine.
Ugljenik se tamo povezuje u dvoatomske molekule čije Swanove trake apsorbuju svjetlost u velikom dijelu vidljivog spektra. Magnetno polje dodatno mijenja oblik tih traka.
Preostala svjetlost uglavnom se nalazi na talasnim dužinama iznad 600 nanometara, dok je svjetlost u rasponu od 400 do 600 nanometara znatno potisnuta.
Model ovom bijelom patuljku pripisuje duboku losos-roze nijansu.
Autori ga opisuju kao vjerovatno najcrveniju zvijezdu prema boji koju bi ljudsko oko opažalo.
Prosječni bijeli patuljak ipak je bijel
Tim je analizirao i reprezentativan uzorak od 152 bijela patuljka unutar radijusa od 20 parseka, odnosno oko 65 svjetlosnih godina.
Pet ih je odstupalo od spektra crnog tijela: dva su bila žuta, a tri roze boje.
To čini 3,4 posto uzorka, pa autori procjenjuju da približno jedan od trideset bijelih patuljaka ima neuobičajenu boju.
Preostalih 147 patuljaka imalo je medijanu temperature boje od 6.768 kelvina.
Boje se grupišu prema hemijskom sastavu.
Bijeli patuljci bogati ugljenikom obično su roze ili ljubičasti, oni čija je atmosfera obogaćena ostacima planeta imaju žućkaste nijanse, dok hladni patuljci s mješavinom vodonika i helija mogu poprimiti cijan ton.
"Jedan od trideset ne zvuči kao veliki udio, ali kada uzmemo u obzir cjelokupnu populaciju bijelih patuljaka u svemiru, to je ipak mnogo neobično obojenih zvijezda", rekao je Boris Gänsicke sa Univerziteta Warwick.
"Ako posmatramo medijanu reprezentativnog uzorka, prosječni bijeli patuljak zaista je bijel."
Medijana od 6.768 kelvina vrlo je blizu bijele tačke D65, koja odgovara temperaturi boje od približno 6.500 kelvina i predstavlja standard za prikaz bijele boje na ekranima.
Prosječni bijeli patuljak, dakle, nije ni plav ni zelen. Bijel je.
Na kraju ostaje kod koji se može unijeti u gotovo svaki program za obradu boja: #DDFFB8.
To je nijansa zvijezde koju nijedno ljudsko oko nije vidjelo.
Aron Corvin
Istraživač nepoznatog koji voli dobru priču, ali ne prodaje senzaciju. Detaljno istražim svaku temu prije nego što je objavim na stranici. Ako ti se sviđaju moji tekstovi, tvoja podrška bi mi mnogo značila i pomogla da nastavim dalje.