宇宙首现“幽灵绿”恒星：死去的白矮星，正发出不可能的彩虹色

天文学家发现了首颗已知的绿色恒星，并揭示出一个隐藏的“彩虹”：死去的恒星正发出曾被认为不可能的颜色。

华威大学的天文学家发现，白矮星可以呈现出令人惊讶的多种颜色，包括绿色、粉色、紫色、黄色和青色。他们的发现中包括首颗肉眼看来真正呈绿色的已知恒星。

对大多数恒星而言，颜色与温度密切相关。较冷的恒星呈橙色，像太阳这样的恒星看起来是白色，而最热的恒星发出淡蓝色光芒。这种关系类似于加热一块铁：随着温度升高，铁会从红色变为橙色，最终变为白色。

白矮星是类似太阳的恒星留下的极其致密的残骸，长期以来被认为遵循同样的规律。事实上，它们之所以得名，是因为最早发现的白矮星异常炽热，看起来呈白色或淡蓝色。然而，科学家现在发现，这些恒星残骸可以产生范围广得多的颜色。

这些发现发表在《RAS Techniques and Instruments》（RASTI）上，表明如果能够从足够近的距离观察，一些白矮星看起来会与普通恒星截然不同。

“大多数恒星，包括大多数白矮星，都像‘完美辐射体’一样，因此它们的颜色几乎完全由温度决定。但此前没有人真正研究过白矮星还可能呈现什么颜色，”领导这项工作的华威大学天文与天体物理组华威奖研究员马克·霍兰兹博士说。“结果表明，这些极其致密的恒星可以产生没人预料到的颜色，其中有些确实让我惊讶。”

为什么一些死亡恒星会发出意想不到的颜色

解释在于白矮星大气的极端密度。在这些恒星中最冷的一类里，大气物质密度可达约每立方厘米1克，与水的密度相当，比太阳可见表面（称为光球层）致密数百万倍。

在这种极端条件下，少量碳、钙和钠等元素会与周围的氦等离子体相互作用。这些相互作用使这些元素能够吸收比在密度较低环境中宽得多的光波长范围。

因此，从白矮星逃逸出的光可以呈现出仅凭温度通常无法预料的颜色。这些恒星中的一些不会呈现橙色、白色或蓝色，而是呈现出完全不同的色调。

由于没有白矮星近到天文学家可以用肉眼直接分辨其颜色，研究人员利用星光测量来确定每颗恒星会呈现何种颜色。

他们分析了恒星光谱。光谱是通过将光分离成其组成波长而产生的，就像棱镜将阳光分成彩虹的颜色一样。每个光谱都像一枚独特的指纹，揭示有关恒星温度和化学组成的信息。

通过用人类色觉模型处理这些测量结果，团队计算出了人们实际会感知到的颜色。这种方法表明，光谱数据不仅能揭示一颗恒星包含什么、有多热，还能揭示它真实的视觉外观。

天文学家确认首颗已知绿色恒星

当研究人员考察全天白矮星时，他们发现，根据大气化学组成，这些恒星可以分为几个颜色组。

含大量碳的白矮星通常呈粉色或紫色。另一些白矮星积累了过去围绕它们的行星系统被摧毁后留下的小行星和彗星物质，往往看起来呈黄色。

大气中同时含氢和氦的较冷白矮星可以呈现青色或淡蓝色。当氢分子在这些恒星内部的巨大压力下与氦原子碰撞时，就会产生这种效果。

或许最引人注目的发现是WD J1330+6435，这是一颗温度约为4000摄氏度的白矮星。

随着时间推移，这颗恒星吸入了其前行星系统中的岩石碎屑，将钙、锂和钠引入其大气。根据研究人员的计算，这些元素使这颗恒星呈现出独特的黄绿色外观。

据团队所知，还没有其他恒星——无论是仍在进行核聚变，还是已经死亡——曾被可信地确认为真正的绿色。这使得WD J1330+6435成为银河系中首个已知的绿色恒星例子。

霍兰兹博士补充说：“这颗白矮星大气中的微量钠吸收了光谱中的橙色部分，留下幽灵般的绿色辉光。想象一下站在一颗行星上，抬头看一颗绿色恒星。那感觉像是科幻小说里的东西。”

一颗可能是有史以来最红的死亡恒星

在颜色光谱的另一端，天文学家确认了另一颗非同寻常的白矮星，它可能是有记录以来最红的恒星。

这颗恒星残骸名为WD J1011+2845，距地球仅48光年。它有一个很深的对流区，将碳从其内部输送到表面。

碳到达表面后，碳分子会显著改变从恒星逃逸的光的波长。它的几乎所有光都被移到长于600纳米的波长，产生一种异常深的鲑鱼粉色外观。

由此产生的颜色不同于普通恒星中通常观察到的任何颜色，也使WD J1011+2845成为另一个引人注目的例子，说明白矮星不同寻常的化学组成如何重塑其外观。

这些颜色异常的恒星有多常见？

为了确定这些非凡颜色是罕见的例外，还是更大模式的一部分，研究人员还考察了距地球20秒差距（约65光年）内151颗白矮星的代表性样本。

在这些恒星中，有五颗具有不寻常颜色。两颗呈黄色，三颗呈粉色。

基于这些结果，研究人员估计，宇宙中大约每30颗白矮星中就有一颗可能呈现意想不到的颜色。尽管这代表相对较小的比例，但它表明宇宙中存在大量颜色奇特的恒星残骸。

其余146颗恒星使用一种称为色温的测量方法进行了考察。色温描述物体颜色与特定温度下理想辐射体颜色的比较。同一概念常用于描述家用照明，例如标有（3000K“暖白”、6000K“冷白”）的灯泡。

研究人员发现，这些白矮星的色温中位数约为6800开尔文，对应于人眼看来呈白色的光。

这一发现也挑战了白矮星通常呈蓝色的普遍印象。更热、更蓝的白矮星产生更多光，并在更远距离上仍可见，这使它们在基于亮度选择恒星的天文巡天中占比过高。

当天文学家转而考察更具代表性的近邻族群时，典型白矮星终究还是白色的。

华威大学物理系鲍里斯·甘西克教授说：“三十分之一听起来可能不是很大的比例，但在宇宙全部白矮星族群中，那仍然意味着有很多颜色奇特的恒星。然而，如果我们取一个代表性白矮星族群的中位数，我们会发现平均而言白矮星确实是白色的。”

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