Nogle hvide dværge ville se grønne, lyserøde eller lyslilla ud tæt på

Hvad forskerne gjorde

Holdet arbejdede med to slags udvalg. Det ene er alle kendte hvide dværge inden for 20 parsec fra Solen (omkring 65 lysår), i alt 152 stjerner, og det viser, hvad der er typisk. Udvalget er afgrænset efter afstand, ikke efter lysstyrke. Det andet består af håndplukkede grupper, der skal vise yderpunkterne: 36 kulstofrige hvide dværge, 36, der er rige på tungere grundstoffer som natrium, calcium og magnesium (astronomer kalder ethvert grundstof, der er tungere end helium, et metal, men kulstof regnes ikke med i denne gruppe), og 15 meget kolde hvide dværge, hvis atmosfære er en blanding af brint og helium. For hver stjerne blev farven beregnet enten ud fra dens observerede spektrum eller ud fra et modelspektrum, der passer til stjernens målte temperatur og sammensætning. Et spektrum er stjernens lys delt op efter bølgelængde. Holdet vægtede spektret med CIE's standardkurver fra 1931 (på engelsk colour-matching functions), den internationale standard for, hvordan det menneskelige øje reagerer på hver bølgelængde i dagslys, og regnede resultatet om til sRGB, det farverum, som skærme bruger.

Resultatet er en farvetone og en mætning, ikke en lysstyrke. Ingen hvid dværg er så tæt på, at vi kan se dens skive, så der er tale om beregnede farver, ikke fotografier.

De fleste hvide dværge er faktisk hvide

Den typiske hvide dværg i udvalget har en farvetemperatur på omkring 6.800 K (6.768 K i artiklen), altså den temperatur, hvor et perfekt glødende legeme, et sort legeme, ville have samme farve. Det svarer til en meget bleg hvid, tæt på dagslys. Det velkendte billede af blålige hvide dværge stammer fra de varmeste af dem: De er mere lysstærke og derfor overrepræsenterede i kortlægninger, der udvælger de mest lysstærke objekter. Ifølge forfatterne er det gængse billede af hvide dværge som blå ikke repræsentativt.

Af de 152 har 147 en farve tæt på et sort legemes. Et sort legemes farver danner en skala fra rød over hvid til blå, og Solens farve ligger på samme skala. De sidste fem afviger: To er gule og tre lyserøde, og ingen er grøn. Fem af 152 er 3,3 %. For hvide dværge i almindelighed anslår artiklen, at 3,4 % af dem, omtrent hver tredivte, har en farve, der tydeligt adskiller sig fra et glødende legemes. Fordi udvalget er lille, er usikkerheden stor: omkring 2 % til 5 %. De usædvanlige farver er sjældne, men de findes.

Den grønne: WD J1330+6435

WD J1330+6435 har den mest udprægede grønne farve i artiklen; det er en kold hvid dværg på omkring 4.240 K (ca. 4.000 °C). Den hører ikke til de 152 nærmeste hvide dværge, men til de 36 metalrige. Dens heliumatmosfære indeholder spor af natrium, calcium og lithium, som ligesom i andre hvide dværge af denne type stammer fra stenmateriale, der er faldet ned på stjernen fra dens planetsystem. Natrium absorberer orange lys og calcium violet, så stjernens lys er kraftigst omkring 500 nm (en nanometer, nm, er en milliardtedel af en meter). Artiklen kalder den farve, der kommer ud af det, chartreuse green, altså gulgrøn.

Der er to forbehold ved den grønne farve. For det første er den modelleret: Forfatterne tilpassede en model til et observeret spektrum, som de selv kalder noget støjfyldt, så den virkelige farve kan afvige en smule. For det andet er stjernen ikke enestående: To andre af de 36 metalrige hvide dværge, WD J0851+1543 og WD J1351+2645, ser også grønne ud, men langt blegere. Nogle overskrifter kalder WD J1330+6435 »den første grønne stjerne«. Artiklen er mere forsigtig: Den siger kun, at ingen, så vidt forfatterne ved, har hævdet, at andre stjerner end hvide dværge ser grønne ud. Vi kalder den derfor den mest udpræget grønne blandt de hvide dværge, som forfatterne har undersøgt.

Lyserød, gul, turkis og lyslilla

De lyserøde og laksefarvede nuancer tilhører hvide dværge med kulstof i atmosfæren. WD J0902+2010 er lyserød i artiklens simulerede billeder, og WD J1011+2845, der ligger 14,73 parsec eller omkring 48 lysår væk, er dybt laksefarvet. Det meste af dens lys har bølgelængder over 600 nm (orange og rødt), og ifølge artiklen er den sandsynligvis den rødeste kendte stjerne, hvad angår den farve, øjet opfatter. Det siger noget om, hvordan den ser ud, ikke om hvor kold den er: Dens temperatur, omkring 4.300 K, ligger tæt på den grønne stjernes. Blandt de 36 kulstofrige hvide dværge ser de varmeste lyseblå ud, nogle få lidt koldere lyslilla og de fleste af de koldere lyserøde i forskellige nuancer, enkelte ferskenfarvede.

De to gule hvide dværge blandt de 152 er metalrige stjerner ligesom den grønne. Turkis ses i en anden gruppe: meget kolde hvide dværge med en atmosfære af blandet brint og helium, hvor sammenstød mellem brintmolekyler og heliumatomer absorberer synligt lys. Artiklen undersøgte 15 af dem for sig, så de udgør ikke et repræsentativt udvalg.

Hvorfor en tæt atmosfære ændrer farven

Årsagen er atmosfæren. Tyngdekraften presser en hvid dværgs yderste lag så kraftigt sammen, at det i de koldeste stjerner når en massefylde på omkring 1 g/cm³, nogenlunde som vand. I så tæt en gas bliver de stærkeste absorptionslinjer fra metalatomer bredt ud til bånd, der er snesevis til hundredvis af nanometer brede. Et spor af natrium eller calcium kan så fjerne en hel farve fra lyset i stedet for en smal stribe af spektret.

• Natrium absorberer orange og calcium violet, og tilbage bliver grønt.
• Kulstofmolekyler absorberer i brede bånd midt i det synlige spektrum, og det giver lyslilla i noget varmere stjerner. I de koldeste og tætteste atmosfærer forvrænger den høje massefylde båndene (i mindst én stjerne gør et magnetfelt måske det samme), og farven bliver lyserød.
• Sammenstød mellem brint og helium i de koldeste blandede atmosfærer trækker farven mod turkis.

Kan du se farverne?

Nej. Ingen af disse stjerner kan ses med det blotte øje, og i et teleskop er vores øjne dårlige til at skelne farver i svagt lys, så farverne ville ikke kunne ses med sikkerhed. Tæt på ville stjernerne desuden være langt mere lysstærke, end nogen skærm kan vise. Farverne er forudsagt ud fra lysets fysik, så du kan ikke efterprøve noget af det på himlen i nat.