Estudo: de perto, algumas anãs brancas pareceriam verdes, rosa ou lilás

O que o estudo fez

A equipe trabalhou com dois tipos de amostra. Uma reúne todas as anãs brancas conhecidas a até 20 parsecs do Sol (cerca de 65 anos-luz), 152 estrelas, e mostra o que é típico; ela é definida pela distância, não pelo brilho. A outra reúne grupos escolhidos a dedo para mostrar os extremos: 36 anãs brancas ricas em carbono, 36 ricas em elementos mais pesados, como sódio, cálcio e magnésio (os astrônomos chamam de metal todo elemento mais pesado que o hélio, mas este grupo não inclui o carbono), e 15 muito frias, com atmosferas mistas de hidrogênio e hélio. A cor de cada estrela foi calculada a partir do seu espectro observado ou de um espectro modelado com base na temperatura e na composição medidas da estrela. O espectro é a luz da estrela separada por comprimento de onda. A equipe aplicou a ele as funções de correspondência de cores CIE 1931, o padrão internacional que descreve como a visão humana diurna responde a cada comprimento de onda, e converteu o resultado para sRGB, o sistema de cores usado pelas telas.

O resultado é um matiz e uma saturação, não um brilho. Nenhuma anã branca está perto o bastante para que possamos ver o seu disco; por isso, estas são cores calculadas, não fotografias.

A maioria das anãs brancas é mesmo branca

A anã branca típica da amostra tem uma temperatura de cor de cerca de 6.800 K (6.768 K no artigo): a temperatura em que um corpo incandescente perfeito, um corpo negro, teria a mesma cor. É um branco muito pálido, próximo da luz do dia. A ideia comum de anãs brancas azuladas vem das mais quentes: como são mais brilhantes, elas aparecem em número desproporcional nos levantamentos que selecionam os objetos mais brilhantes. Os autores dizem que essa imagem habitual de anãs brancas azuis não é representativa.

Das 152, 147 têm cores próximas às de um corpo negro, ou seja, ficam na sequência de cores que vai do vermelho ao azul, passando pelo branco. A cor do Sol também está nessa sequência. As outras cinco não: duas são amarelas e três são rosa, e nenhuma é verde. Cinco de 152 correspondem a 3,3%. Para as anãs brancas em geral, o artigo estima que 3,4% (aproximadamente de 2% a 5%, pois a amostra é pequena), ou cerca de uma em trinta, têm uma cor claramente diferente da de um corpo incandescente. As cores incomuns são raras, mas são reais.

A verde: WD J1330+6435

O verde mais intenso do artigo é o de WD J1330+6435, uma anã branca fria de cerca de 4.240 K (aproximadamente 4.000 °C). Ela não faz parte das 152 anãs brancas mais próximas, e sim das 36 ricas em metais. Sua atmosfera de hélio contém traços de sódio, cálcio e lítio, que, como em outras anãs brancas desse tipo, vêm de detritos rochosos do seu sistema planetário que caíram sobre a estrela. O sódio absorve a luz laranja e o cálcio, a violeta; assim, a luz da estrela é mais forte perto de 500 nm (um nanômetro, nm, é um bilionésimo de metro). O artigo dá a essa cor o nome de chartreuse green, um verde-amarelado.

Há duas ressalvas sobre esse verde. Primeiro, é uma cor modelada: os autores ajustaram um modelo a um espectro observado que eles mesmos descrevem como um tanto ruidoso, então a cor real pode ser um pouco diferente. Segundo, a estrela não é única: outras duas das 36 anãs brancas ricas em metais, WD J0851+1543 e WD J1351+2645, também parecem verdes, embora bem mais pálidas. Algumas manchetes chamam WD J1330+6435 de primeira estrela verde. O artigo é mais cauteloso: afirma apenas que, até onde os autores sabem, nenhuma estrela que não seja uma anã branca foi apontada como verde. Nós a descrevemos como a anã branca de cor verde mais intensa entre as que os autores examinaram.

Rosa, amarelo, ciano e lilás

Os tons de rosa e rosa-salmão pertencem a anãs brancas com carbono na atmosfera. WD J0902+2010 é rosa nas imagens simuladas do artigo, e WD J1011+2845, a 14,73 parsecs, ou cerca de 48 anos-luz, é de um rosa-salmão intenso. A maior parte da sua luz está em comprimentos de onda acima de 600 nm (laranja e vermelho), e, segundo o artigo, ela é provavelmente a estrela cuja cor parece mais vermelha entre todas as conhecidas. Isso descreve a sua aparência, não a sua temperatura: ela tem cerca de 4.300 K, temperatura parecida com a da estrela verde. Entre as 36 anãs brancas ricas em carbono, as mais quentes parecem azul-claras, algumas um pouco menos quentes parecem lilás e a maioria das mais frias tem tons de rosa — umas poucas, cor de pêssego.

As duas anãs brancas amarelas entre as 152 são estrelas ricas em metais, como a verde. O ciano aparece em outro grupo: anãs brancas muito frias com atmosferas mistas de hidrogênio e hélio, nas quais colisões entre moléculas de hidrogênio e átomos de hélio absorvem a luz visível. O artigo estudou 15 delas à parte, então elas não formam uma amostra representativa.

Por que a densidade muda a cor

A causa é a atmosfera. A gravidade comprime a camada externa de uma anã branca com tanta força que, nas estrelas mais frias, a densidade dessa camada chega a cerca de 1 g/cm³, aproximadamente a da água. Num gás tão denso, as linhas de absorção mais fortes dos átomos de metais se alargam e viram bandas de dezenas a centenas de nanômetros de largura. Assim, traços de sódio ou de cálcio podem tirar da luz uma cor inteira, e não apenas uma faixa estreita do espectro.

• O sódio, que absorve o laranja, junto com o cálcio, que absorve o violeta, faz sobrar o verde.
• As moléculas de carbono absorvem em bandas largas no meio do espectro visível, o que deixa lilás as estrelas um pouco mais quentes. Nas atmosferas mais frias, a densidade ainda maior deforma as bandas (em pelo menos uma estrela, um campo magnético talvez contribua para isso), e a cor passa a ser rosa.
• As colisões entre hidrogênio e hélio, nas atmosferas mistas mais frias, puxam a cor para o ciano.

Dá para ver?

Não. Nenhuma dessas estrelas é visível a olho nu, e, ao telescópio, nossos olhos distinguem mal as cores quando a luz é fraca, então não daria para percebê-las com fidelidade. De perto, as estrelas também seriam muito mais brilhantes do que qualquer tela consegue mostrar. Essas cores são o que a física da luz prevê, e nada disso pode ser conferido olhando o céu hoje à noite.