星の色は温度だけで決まるわけではありません。英国ウォリック大学の研究チームは、白色矮星の観測データから人間の目に見える色を再現し、一部の星が緑色やピンク色に見えることを示した。同大学が10月15日に発表した。大気中の小さな元素によって星の色が大きく変わると言われています。
白色矮星は、太陽のような星が寿命を迎え、外側のガスを放出した後に残される高密度の天体です。通常、星は温度が低いと赤やオレンジ色に見え、温度が高いと白や青みがかって見えます。しかし、白色矮星の中には、大気の組成に応じて全く異なる色を示すものもあります。研究成果は、学術誌「RAS Techniques and Instruments」に10月15日に掲載された。
同大学の天文学・天体物理学グループのメンバーで論文の筆頭著者であるマーク・ホランド氏は、「白色矮星を含むほとんどの星の色は、ほぼ温度だけで決まる」と述べた。 「これほど高密度の星がこれほど予想外の色を生み出すことができることに私たちは驚きました」と彼は言いました。
鍵となるのは大気の密度と組成です。白色矮星は強い重力を持っており、特に低温の白色矮星では大気の密度が水と同じレベルに達することがあります。主に水素とヘリウムで構成される大気中に少量のナトリウム、カルシウム、または炭素が含まれると、特定の色の光が広範囲の波長にわたって吸収され、星全体の外観が変化します。
ホランズ氏は、大気が主にヘリウムである冷たい白色矮星では、冷却するにつれてヘリウムが光に対してより透明になり、星がより深い層の高密度のガスを見ることができるようになるとCNETへの電子メールで書いた。
このような環境では、周囲の惑星系から取り込まれるナトリウムやカルシウムなどの元素や、星内から運ばれる炭素が光の吸収に大きく影響します。吸収される光の波長に応じて、緑やピンクなど、通常の星では見られない色が生成されます。
なぜ緑の星は緑に見えるのでしょうか?
この研究では、星が見えるほど近づいた場合に、星の表面が人間の目にどのように見えるかを計算しました。実際に緑やピンクの星を間近で撮影したわけではありません。
研究チームは、星の光を波長ごとに分ける「スペクトル」と呼ばれる観測データと大気モデルを用いて、人間の色覚を再現した計算手法で星の色を割り出した。通常、このようなデータは星の温度や組成を調べるために使われますが、今回は人間の目に見える色そのものに注目しました。
「天文学者は物理学の技術的問題について考えるのに多くの時間を費やしています」とホランズ氏はCNETへの電子メールで説明した。 「天文学者は物理学の技術的な問題について考えるのに多くの時間を費やしますが、『星に近づいたら実際にはどのように見えるだろうか？』というのは一般の人々がよく抱く素朴な疑問です。
解析の結果、シアン（青緑）、黄色、紫、ピンク、緑など、さまざまな色が再現されました。研究チームはこれらの色の原因も調査しました。
「WD J1330+6435」は特に鮮やかなグリーンに見えます。この星は、かつて周囲を取り囲んでいた惑星系から岩石の破片を取り込んだようで、その大気にはナトリウム、カルシウム、リチウムなどの元素が含まれている。
ナトリウムは主にオレンジ色付近の光を吸収し、カルシウムは主に紫色付近の光を吸収するため、緑色の光が比較的目立ちます。研究者らは、それが黄緑色に見えると計算し、オランダ人はこの色を「ゴーストグリーン」と表現した。
一方、ピンク色に見える WD J0902+2010 は、大気中の炭素含有量が高くなります。星の内部の炭素は対流によって表面に運ばれ、炭素分子を形成します。この分子は青、緑、黄色の光を吸収するため、人間の目にはピンク色に見えます。
研究チームによると、緑色に見える星に関する信頼できる報告はなく、WD J1330+6435がその最初の例となる可能性が高いという。ただし、この星の観測データにはノイズが含まれているため、実際の色は計算結果と若干異なる可能性があるとも論文は指摘しています。もう一つ、薄緑色に見える白色矮星も確認されました。
これらの個々の星の分析に加えて、研究者らは太陽から約 65 光年以内にある 152 個の白色矮星も観察しました。これらのうち、5 つは温度のみに基づいて予想される色とは大きく異なり、2 つは黄色、3 つはピンクでした。その割合は約3.4％で、約30品目に1品に相当します。
残りの 147 個のサンプルの色温度の中央値は 6768K (ケルビン) で、これは白に相当します。色温度は光の色を温度で表す指標であり、星そのものの表面温度ではありません。白色矮星は青白く描かれることが多いですが、今回の研究ではその名前の通り、典型的な色が白であることも明らかになりました。
しかし、この独特の色が永遠に続くわけではありません。 Hollands氏がCNETに送った電子メールによると、白色矮星は約10万Kと非常に高温で、最初に形成されたときは空色に見えるという。その後冷えるにつれて色が変化し、5,000K程度まで温度が下がると、大気中の元素に起因する特徴的な色が現れることがあります。
周囲からの物質の摂取が途絶えると、大気中の微量の金属元素が強い重力によって内部に沈み込み、緑色などの特徴的な色が失われます。ホランズ氏によると、数百万年ほど経つと、温度に応じて白やオレンジ色に変化する可能性があるという。
一方、ピンクの WD J0902+2010 では状況が異なります。この材料には内部からの対流によって炭素が供給されるため、何十億年もピンク色を維持できる可能性がある。
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この記事は海外のZiff Davisが公開したものを4Xが日本向けに編集したものです。
