Noen hvite dverger ville se grønne, rosa eller lilla ut på nært hold

Slik gikk forskerne fram

Forskerne brukte to slags utvalg. Det ene er alle kjente hvite dverger innenfor 20 parsec fra Sola (omtrent 65 lysår), 152 stjerner, og det viser hva som er typisk; utvalget er avgrenset etter avstand, ikke etter lysstyrke. Det andre er håndplukkede grupper som skal vise ytterpunktene: 36 karbonrike hvite dverger, 36 som er rike på tyngre grunnstoffer som natrium, kalsium og magnesium (astronomer kaller alle grunnstoffer tyngre enn helium for metaller, men karbon er holdt utenfor denne gruppen), og 15 svært kalde hvite dverger med atmosfærer av blandet hydrogen og helium. For hver stjerne ble fargen beregnet enten fra det observerte spekteret eller fra et modellspekter som passer til stjernens målte temperatur og sammensetning. Et spekter er stjernelyset fordelt etter bølgelengde. Forskerne behandlet spekteret med fargetilpasningsfunksjonene i CIE 1931, den internasjonale standarden for hvordan menneskets dagsyn reagerer på hver bølgelengde, og regnet resultatet om til sRGB, fargesystemet skjermer bruker.

Resultatet er en fargetone og en metning, ikke en lysstyrke. Ingen hvit dverg er nær nok til at vi kan se den som en skive, så dette er beregnede farger, ikke fotografier.

De fleste hvite dverger er virkelig hvite

Den typiske hvite dvergen i utvalget har en fargetemperatur på omtrent 6800 K (6768 K i artikkelen): temperaturen der et perfekt glødende legeme, et svart legeme, ville vise samme farge. Det gir en svært blek hvitfarge, nær dagslys. Det kjente bildet av hvite dverger med blått skjær kommer fra de varmeste: de er mer lyssterke og derfor overrepresentert i kartlegginger som velger ut de lyssterkeste objektene. Forfatterne kaller den vanlige framstillingen av hvite dverger som blå lite representativ.

Av de 152 har 147 farger nær fargene til et svart legeme. Disse fargene ligger langs én rekke, fra rødt gjennom hvitt til blått, og Solas farge ligger på den samme rekka. De fem andre avviker: to er gule og tre rosa, og ingen av dem er grønne. Fem av 152 er 3,3 %. For hvite dverger generelt anslår artikkelen at 3,4 % av dem, altså rundt én av tretti, har en farge som klart skiller seg fra fargen til et glødende legeme. Utvalget er lite, så anslaget er usikkert: omtrent 2 til 5 %. De uvanlige fargene er sjeldne, men de er virkelige.

Den grønne: WD J1330+6435

Den mest intenst grønne stjernen i artikkelen er WD J1330+6435, en kald hvit dverg på omtrent 4240 K (rundt 4000 °C). Den hører ikke til de 152 nærmeste hvite dvergene, men til de 36 metallrike. Heliumatmosfæren har spor av natrium, kalsium og litium. Som hos andre hvite dverger av samme slag kommer disse stoffene fra steinrester som har falt ned på stjernen fra dens eget planetsystem. Natriumet absorberer oransje lys og kalsiumet fiolett, så lyset fra stjernen er sterkest rundt 500 nm (en nanometer, nm, er en milliarddel av en meter). Artikkelen kaller fargen som blir resultatet «chartreuse green», altså gulgrønn.

Den grønne fargen kommer med to forbehold. For det første er det en modellert farge: forfatterne tilpasset en modell til et observert spekter som de selv beskriver som noe støyfullt, så den virkelige fargen kan avvike litt. For det andre er stjernen ikke alene: to andre av de 36 metallrike hvite dvergene, WD J0851+1543 og WD J1351+2645, ser også grønne ut, men mye blekere. Noen overskrifter kaller WD J1330+6435 «den første grønne stjernen». Artikkelen går ikke så langt. Den sier bare at så vidt forfatterne vet, har ingen hevdet at en stjerne som ikke er en hvit dverg, ser grønn ut. Vi omtaler WD J1330+6435 som den mest intenst grønne blant de hvite dvergene forfatterne undersøkte.

Rosa, gult, cyan og lilla

De rosa og lakserosa fargene hører til hvite dverger med karbon i atmosfæren. WD J0902+2010 er rosa i artikkelens simulerte bilder, og WD J1011+2845, 14,73 parsec eller omtrent 48 lysår unna, er dypt lakserosa. Mesteparten av lyset fra denne stjernen har bølgelengder over 600 nm (oransje og rødt), og ifølge artikkelen er den trolig den rødeste kjente stjernen når det gjelder opplevd farge. Det sier noe om hvordan den ser ut, ikke om hvor kald den er: temperaturen, omtrent 4300 K, er nær den grønne stjernens. Blant de 36 karbonrike hvite dvergene ser de varmeste lyseblå ut, noen litt kaldere lyselilla, mens de fleste av de kaldere har ulike nyanser av rosa og noen få er ferskenfargede.

De to gule hvite dvergene blant de 152 er metallrike stjerner, akkurat som den grønne. Fargen cyan finnes i en annen gruppe: svært kalde hvite dverger med atmosfærer av blandet hydrogen og helium, der kollisjoner mellom hydrogenmolekyler og heliumatomer absorberer synlig lys. Forskerne undersøkte 15 slike hvite dverger for seg, så de er ikke et representativt utvalg.

Hvorfor tettheten endrer fargen

Årsaken er atmosfæren. Tyngdekraften presser det ytre laget på en hvit dverg så hardt sammen at laget i de kaldeste stjernene får en tetthet på rundt 1 g/cm³, omtrent som vann. I en så tett gass smøres de sterkeste absorpsjonslinjene fra metallatomer ut til bånd som er titalls til hundrevis av nanometer brede. Et spor av natrium eller kalsium kan da fjerne en hel farge fra lyset, ikke bare en tynn stripe av spekteret.

• Natrium absorberer oransje og kalsium fiolett, og det som blir igjen, er grønt.
• Karbonmolekyler absorberer i brede bånd midt i det synlige spekteret, og det gir lyselilla i noe varmere stjerner. I de kaldeste og tetteste atmosfærene forvrenger tettheten båndene (i minst én stjerne gjør kanskje et magnetfelt det samme), og fargen blir rosa.
• Kollisjoner mellom hydrogen og helium i de kaldeste blandede atmosfærene trekker fargen mot cyan.

Kan du se fargene selv?

Nei. Ingen av disse stjernene kan ses med det blotte øye, og i teleskop er øynene våre dårlige til å skille farger i svakt lys, så det er ikke sikkert at fargene ville være synlige. Kom vi nær nok, ville stjernene dessuten være langt mer lyssterke enn noen skjerm kan gjengi. Dette er farger beregnet ut fra lysets fysikk, ikke noe du kan gå ut og sjekke på himmelen i kveld.