Vissa vita dvärgar skulle se gröna, rosa eller lila ut på nära håll

Så gick studien till

Forskarna arbetade med två slags urval. Det ena är alla kända vita dvärgar inom 20 parsec från solen (omkring 65 ljusår), 152 stjärnor, och det visar vad som är typiskt; urvalet avgränsas av avståndet, inte av hur ljusstarka stjärnorna är. Det andra är handplockade grupper som ska visa ytterligheterna: 36 kolrika vita dvärgar, 36 som är rika på tyngre grundämnen som natrium, kalcium och magnesium (astronomer kallar varje grundämne tyngre än helium för metall, men kol räknas inte in i den här gruppen) och 15 mycket svala vita dvärgar med atmosfärer av blandat väte och helium. För varje stjärna räknades färgen ut, antingen från stjärnans observerade spektrum eller från ett modellspektrum som stämmer med dess uppmätta temperatur och sammansättning. Ett spektrum är stjärnans ljus uppdelat efter våglängd. Spektrumet räknades sedan om med färgmatchningsfunktionerna i CIE 1931, den internationella standarden för hur människans syn i dagsljus reagerar på varje våglängd, och resultatet omvandlades till sRGB, det färgsystem som bildskärmar använder.

Resultatet är en färgton och en färgmättnad, inte en ljusstyrka. Ingen vit dvärg ligger så nära att vi kan se den som en skiva, så det här är uträknade färger och inga fotografier.

De flesta vita dvärgar är verkligen vita

Den typiska vita dvärgen i urvalet har en färgtemperatur på omkring 6 800 K (6 768 K i artikeln). Färgtemperaturen är den temperatur vid vilken en perfekt glödande kropp, en så kallad svart kropp, skulle ha samma färg. Det är ett mycket blekt vitt, nära dagsljusets. Den välbekanta bilden av blåaktiga vita dvärgar kommer från de hetaste: de är ljusstarkare och därför överrepresenterade i kartläggningar som väljer ut de ljusstarkaste objekten. Författarna skriver att den vanliga framställningen av vita dvärgar som blå inte är representativ.

Hos 147 av de 152 ligger färgen nära en svart kropps färg. Svarta kroppars färger bildar en skala från rött via vitt till blått, och solens färg ligger på samma skala. Fem ligger utanför den: två är gula och tre rosa, och ingen är grön. Fem av 152 är 3,3 %. För vita dvärgar i allmänhet uppskattar artikeln, med hänsyn till att urvalet är litet, att 3,4 % (ungefär 2–5 %) har en färg som tydligt skiljer sig från en glödande kropps, alltså omkring en av trettio. Avvikande färger är alltså sällsynta, men de finns på riktigt.

Den gröna: WD J1330+6435

Den starkast gröna stjärnan i studien är WD J1330+6435, en sval vit dvärg på omkring 4 240 K (ungefär 4 000 °C). Den hör inte till de 152 närmaste vita dvärgarna utan till de 36 metallrika. Dess heliumatmosfär innehåller spår av natrium, kalcium och litium. Som hos andra vita dvärgar av det här slaget kommer ämnena från stenigt material som har fallit ner på stjärnan från dess planetsystem. Natriumet absorberar orange ljus och kalciumet violett, så stjärnans ljus är starkast kring 500 nm (en nanometer, nm, är en miljarddels meter). Artikeln beskriver färgen som gulgrön (på engelska ”chartreuse green”).

Två förbehåll gäller ändå för den gröna färgen. För det första är färgen modellerad: författarna anpassade en modell till ett observerat spektrum som de själva kallar en aning brusigt, så den verkliga färgen kan avvika något. För det andra är stjärnan inte ensam om färgen: två andra av de 36 metallrika vita dvärgarna, WD J0851+1543 och WD J1351+2645, ser också gröna ut, men betydligt blekare. Vissa rubriker kallar WD J1330+6435 den första gröna stjärnan. Artikeln går inte så långt, utan säger bara att såvitt författarna vet har ingen annan sorts stjärna än vita dvärgar uppgetts se grön ut. Vi nöjer oss med att kalla WD J1330+6435 den starkast gröna av de vita dvärgar som författarna har undersökt.

Rosa, gult, blågrönt och lila

Rosa och laxrosa färger finns hos vita dvärgar med kol i atmosfären. WD J0902+2010 är rosa i artikelns simulerade bilder, och WD J1011+2845, som ligger 14,73 parsec eller omkring 48 ljusår bort, är djupt laxrosa. Det mesta av dess ljus har våglängder längre än 600 nm (orange och rött), och enligt artikeln är den troligen den rödaste kända stjärnan, sett till den färg ögat uppfattar. Det säger något om hur den ser ut, inte om hur sval den är: dess temperatur, omkring 4 300 K, liknar den gröna stjärnans. Bland de 36 kolrika vita dvärgarna är de varmaste ljusblå, några lite svalare ljuslila och de flesta av de svalare rosa i olika nyanser; ett fåtal är persikofärgade.

De två gula vita dvärgarna bland de 152 är metallrika stjärnor, precis som den gröna. Blågrönt förekommer i en annan grupp: mycket svala vita dvärgar med atmosfärer av blandat väte och helium, där kollisioner mellan vätemolekyler och heliumatomer absorberar synligt ljus. Forskarna studerade 15 sådana stjärnor separat, så de utgör inget representativt urval.

Därför ändrar tätheten färgen

Orsaken är atmosfären. Gravitationen pressar ihop en vit dvärgs yttre skikt så hårt att skiktet hos de svalaste stjärnorna når en täthet på omkring 1 g/cm³, ungefär som vatten. I en så tät gas breddas metallatomernas starkaste absorptionslinjer till band som är tiotals till hundratals nanometer breda. Ett spår av natrium eller kalcium kan då ta bort en hel färg ur ljuset, inte bara en smal del av spektrumet.

• Natrium absorberar orange och kalcium violett, och kvar blir grönt.
• Kolmolekyler absorberar i breda band mitt i det synliga spektrumet, vilket ger ljuslila hos något varmare stjärnor. I de svalaste och tätaste atmosfärerna förvränger tätheten banden, hos minst en stjärna kanske tillsammans med ett magnetfält, och färgen blir rosa.
• Kollisioner mellan väte och helium i de svalaste blandade atmosfärerna drar färgen mot blågrönt.

Kan du se färgerna själv?

Nej. Ingen av de här stjärnorna syns med blotta ögat, och i ett teleskop är våra ögon dåliga på att uppfatta färg i svagt ljus, så färgerna skulle inte gå att se på ett tillförlitligt sätt. På nära håll skulle stjärnorna dessutom vara mycket ljusare än någon bildskärm kan visa. Färgerna är förutsägelser utifrån ljusets fysik, och inget av detta går alltså att kontrollera på himlen i natt.