Viste da vicino, alcune nane bianche apparirebbero verdi, rosa o viola

Che cosa ha fatto lo studio

Il gruppo ha lavorato con due tipi di campione. Il primo è l’insieme di tutte le nane bianche note entro 20 parsec dal Sole (circa 65 anni luce): 152 stelle, che mostrano qual è la norma. È definito dalla distanza, non dalla luminosità. L’altro è fatto di gruppi scelti apposta per mostrare i casi estremi: 36 nane bianche ricche di carbonio, 36 ricche di elementi più pesanti come sodio, calcio e magnesio (gli astronomi chiamano metallo ogni elemento più pesante dell’elio, ma questo gruppo esclude il carbonio) e 15 nane bianche molto fredde, con atmosfere miste di idrogeno ed elio. Per ogni stella il colore è stato calcolato dal suo spettro osservato oppure da uno spettro teorico corrispondente alla temperatura e alla composizione misurate della stella. Lo spettro è la luce della stella scomposta per lunghezza d’onda. Il gruppo vi ha applicato le funzioni colorimetriche CIE 1931, lo standard internazionale che descrive come la visione diurna umana risponde a ciascuna lunghezza d’onda, e ha convertito il risultato in sRGB, il sistema di colori usato dagli schermi.

Il risultato indica la tonalità e la saturazione del colore, non la luminosità. Nessuna nana bianca è abbastanza vicina da permetterci di vederne il disco, quindi questi colori sono calcolati, non fotografati.

Quasi tutte le nane bianche sono davvero bianche

La nana bianca tipica del campione ha una temperatura di colore di circa 6800 K (6768 K nell’articolo): la temperatura alla quale un corpo incandescente ideale, un corpo nero, avrebbe lo stesso colore. È un bianco appena velato di colore, vicino a quello della luce del giorno. L’immagine familiare delle nane bianche azzurrine viene dalle più calde: sono più luminose, e quindi sono sovrarappresentate nei campioni selezionati in base alla luminosità. Per gli autori, quindi, questa immagine abituale non è rappresentativa.

Delle 152, 147 hanno colori vicini a quelli di un corpo nero. I colori del corpo nero formano una sequenza che va dal rosso al bianco fino al blu, e anche il colore del Sole si trova lungo questa sequenza. Le altre cinque fanno eccezione: due sono gialle e tre rosa, e nessuna è verde. Cinque su 152 corrispondono al 3,3%. Per le nane bianche in generale, tenendo conto del campione piccolo, l’articolo stima che il 3,4% (all’incirca fra il 2% e il 5%), cioè circa una su trenta, abbia un colore chiaramente diverso da quello di un corpo incandescente. I colori insoliti sono rari, ma sono reali.

Quella verde: WD J1330+6435

Il verde più vivo dell’articolo è quello di WD J1330+6435, una nana bianca fredda di circa 4240 K (all’incirca 4000 °C). Non fa parte delle 152 nane bianche più vicine, ma delle 36 ricche di metalli. La sua atmosfera di elio contiene tracce di sodio, calcio e litio che, come in altre nane bianche di questo tipo, vengono da detriti rocciosi del suo sistema planetario caduti sulla stella. Il sodio assorbe la luce arancione e il calcio quella violetta, per cui la luce della stella è più intensa intorno ai 500 nm (un nanometro, nm, è un miliardesimo di metro). Gli autori chiamano il colore che ne risulta verde chartreuse, un verde tendente al giallo.

Su questo verde servono due precisazioni. La prima: è un colore ricavato da un modello. Gli autori hanno adattato un modello a uno spettro osservato che loro stessi definiscono un po’ rumoroso, quindi il colore reale potrebbe essere leggermente diverso. La seconda: la stella non è l’unica. Altre due delle 36 nane bianche ricche di metalli, WD J0851+1543 e WD J1351+2645, appaiono a loro volta verdi, ma molto più pallide. Alcuni titoli di giornale definiscono WD J1330+6435 la prima stella verde. L’articolo è più cauto: si limita ad affermare che, per quanto ne sanno gli autori, nessuna stella diversa da una nana bianca è mai stata descritta come verde. Noi la definiamo la nana bianca dal verde più vivo fra quelle esaminate dagli autori.

Rosa, giallo, ciano e viola

Il rosa e il rosa salmone sono colori di nane bianche con carbonio nell’atmosfera. WD J0902+2010 è rosa nelle immagini simulate dell’articolo, mentre WD J1011+2845, a 14,73 parsec, cioè circa 48 anni luce, è di un rosa salmone intenso. Gran parte della sua luce ha lunghezze d’onda superiori a 600 nm (arancione e rosso), e secondo l’articolo è probabilmente la stella dal colore percepito più rosso tra quelle note. Il primato riguarda l’aspetto della stella, non quanto sia fredda: la sua temperatura, circa 4300 K, è simile a quella della stella verde. Fra le 36 nane bianche ricche di carbonio, le più calde appaiono azzurro pallido, alcune un po’ più fredde viola pallido, e la maggior parte di quelle più fredde ha sfumature di rosa; qualcuna è color pesca.

Le due nane bianche gialle fra le 152 sono stelle ricche di metalli, come quella verde. Il ciano compare in un altro gruppo: nane bianche molto fredde con atmosfere miste di idrogeno ed elio, nelle quali le collisioni fra molecole di idrogeno e atomi di elio assorbono la luce visibile. L’articolo ne ha studiate 15 a parte, quindi non formano un campione rappresentativo.

Perché la densità cambia il colore

La causa è l’atmosfera. In una nana bianca la gravità schiaccia lo strato esterno a tal punto che, nelle stelle più fredde, la sua densità arriva a circa 1 g/cm³, più o meno quella dell’acqua. In un gas così denso, le righe di assorbimento più intense degli atomi dei metalli si allargano fino a diventare bande di decine o centinaia di nanometri. Una traccia di sodio o di calcio può allora togliere dalla luce un intero colore, anziché una striscia stretta dello spettro.

• Il sodio assorbe l’arancione e, insieme al calcio che assorbe il violetto, lascia il verde.
• Le molecole di carbonio assorbono in bande larghe al centro dello spettro visibile e nelle stelle un po’ più calde danno un viola pallido. Nelle atmosfere più fredde, che sono anche le più dense, è la densità a deformare le bande (in almeno una stella forse vi contribuisce anche un campo magnetico), e il colore vira al rosa.
• Le collisioni fra idrogeno ed elio nelle atmosfere miste più fredde spingono il colore verso il ciano.

Si possono vedere?

No. Nessuna di queste stelle è visibile a occhio nudo e, anche al telescopio, la luce è così debole che i nostri occhi non riescono a distinguerne i colori con sicurezza. Viste da vicino, inoltre, queste stelle sarebbero molto più luminose di quanto possa mostrare qualunque schermo. Questi colori sono il risultato di un calcolo fisico: nessuno di essi si può verificare osservando il cielo stanotte.