その名前とは裏腹に、宇宙の白色矮星は、緑色を含む幅広い色で発光することができます。天文学者たちは初めて、人間の目には緑色に見え、これまでに記録された中で最も赤い星を発見した。これらの外れ値の星は、特定の白色矮星が実際に宇宙で間近で見た場合に、どのように緑、ピンク、シアン、黄色、紫に輝くかを説明するのに役立ちます。これらの多彩な発見は、最近雑誌に掲載された研究で説明されています。 RAS の技術と機器。
「完璧なラジエーター」を求めて
白色矮星は、太陽のような星が寿命を終えた後に残される密な残骸です。ほとんどの恒星では、その色が温度のヒントとなります。冷たい星はオレンジ色に見え、太陽のような暖かい星は白く見えます。最も熱い輝きは淡い青色で、鍛冶屋の鉄が赤からオレンジ、そして白く熱くなるのと似ています。天文学者たちは、白色矮星もこれと同じ規則に従っていると信じていました。初期の個体が驚くほど熱く、白/淡い青に光ったことから、その名前が付けられたこともあります。
「ほとんどの白色矮星を含むほとんどの恒星は『完全な放射体』のように振る舞うため、その色はほぼ完全に温度によって決まる。しかし、白色矮星に他に何が可能なのかを真剣に検討した人は誰もいなかった」と、研究共著者で英国ウォリック大学の天文学者マーク・ホランド氏は声明で述べた。 「これらの信じられないほど密度の高い星が、誰も予想していなかった色を生み出すことができることがわかり、その中には本当に驚かされたものもありました。」
研究チームによると、これらの色の鍵となるのは濃度だという。最も冷たい白色矮星の周囲の大気は、水とほぼ同じ密度 (立方センチメートルあたり約 1 グラム) に達することがあります。また、大気の最下層である太陽の光球よりも何百万倍も密度が高い。このような高密度条件下では、存在する微量元素 (炭素、カルシウム、ナトリウムなど) は周囲の高密度ヘリウム プラズマと相互作用します。これらはプラズマと相互作用するため、低密度の場合よりも幅広い色のスペクトルにわたって光を吸収できます。これにより、星の色がより典型的なオレンジ、白、青から遠ざかります。
残念ながら、白色矮星の空は、その色を直接見ることができるほど近くにはありません。代わりに、研究チームは天文学者が定期的に収集するデータ、つまり星のスペクトルからその色を計算しました。スペクトルは、プリズムが太陽光を虹に分割するのと同じように、星の光が波長ごとに分割されるときに生成される「指紋」です。天文学者はこれらのスペクトルを人間の視覚で見える色のコンピューターモデルに通し、星の光が私たちの目にどのような色に見えるかを調べました。
最初の緑と最も赤い赤
研究チームはこの方法を宇宙各地のいくつかの白色矮星に適用しました。彼らは、その色が星の大気を構成するものに関連する異なるグループに分類されることを発見しました。炭素が豊富な白色矮星は通常、ピンクまたは紫に見えます。古い惑星系の残骸である、破壊された小惑星や彗星の破片が豊富な星は、より黄色くなる傾向があります。水素とヘリウムが混合した雰囲気を持つ低温の白色矮星は、よりシアン色または淡い青色の色合いを示します。このシアンがかった淡い青色は、水素分子が超高密度大気内でヘリウム原子と衝突することによって引き起こされます。
最も顕著な例は WD J1330+6435 です。この星は華氏約 7,232 度 (摂氏 4,000 度)、地球から約 284 光年離れています。時間をかけて、惑星系から岩石物質を集めてきました。この余分な物質はすべて、カルシウム、リチウム、ナトリウムで大気を豊かにしました。その結果、チームのモデルにはシャルトルーズグリーンが採用されました。研究者らが知る限り、他の星（生死を問わず）が緑色であると信頼できる形で報告されたことはありません。
「この白色矮星の大気中の微量のナトリウムはスペクトルのオレンジ色の部分を吸収し、幽霊のような緑色の輝きを残します」とホランド氏は付け加えた。 「惑星の上に立って緑の星を見上げることを想像してみてください。SF の中から出てきたような気分です。」
研究チームは、スペクトルの反対側で、これまでに記録された中で最も赤い星である可能性のあるもの、WD J1011+2845 を特定しました。この白色矮星は地球からわずか 48 光年の距離にあり、深い対流帯を持っています。このゾーンは、星の中心部から表面まで持ち上げられた炭素で満たされています。その後、炭素分子は星の光を大きく歪め、そのほとんどすべてが 600 ナノメートルを超える波長に絞り込まれます。この波長により、珍しい深いサーモンピンクの輝きが生まれます。
確率はどれくらいですか?
研究チームはまた、地球から約65光年（20パーセク）以内に位置する151個の白色矮星も研究した。このうち異常な色を示したのは 5 つだけで、2 つは黄色、3 つはピンクでした。これは、宇宙の白色矮星の約 30 個に 1 個が異常な色の光で輝いていることを示唆しています。
次に、チームは残りの 146 個の白色矮星の色温度を測定しました。色温度は、ケルビン度を使用して電球を表すのによく使用されます。3,000K では温白色、6,000 K では冷白色などです。サンプルの色温度の中央値は約 6,800K で、私たちの目はこれを白として認識します。この測定は、白色矮星は通常青色であるという一般的な誤解を正します。より熱く、より青い白色矮星は、ほとんどの場合、より明るいため、遠くからでも見ることができ、星の明るさだけを調べる調査では過剰に表示されます。
「30人に1人というと大した割合ではないように聞こえるかもしれませんが、宇宙の白色矮星の集団全体からすると、それでも奇妙な色の星がたくさん存在します」と研究共著者でウォリック大学の天文学者ボリス・ゲンシック氏は付け加えた。 「しかし、白色矮星の代表的な母集団の中央値をとれば、平均的な白色矮星は本当に白いことが分かりました。」
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