Astronomii au identificat o stea care pare verde și una dintre cele mai roșii observate vreodată. Ce le face atât de diferite

Astronomii au identificat două pitice albe cu nuanțe neobișnuite, care pun sub semnul întrebării ideile obișnuite despre culorile stelelor. Una dintre ele pare verde, în timp ce alta are o strălucire roz-somon atât de intensă încât ar putea fi una dintre cele mai roșii stele înregistrate vreodată. Explicația ține de compoziția atmosferei lor și de modul în care lumina interacționează cu materia în condiții de densitate extremă.

Descoperirile, prezentate într-un studiu publicat recent în revista științifică RAS Techniques and Instruments, arată că temperatura nu este singurul factor care determină culoarea unei pitice albe. Elementele chimice din atmosferă pot modifica spectrul luminii emise, producând nuanțe care ies din tiparele întâlnite la majoritatea stelelor, scrie Popular Science.

De ce piticele albe pot avea culori neașteptate

Piticele albe sunt rămășițele foarte dense ale stelelor care și-au încheiat evoluția, după ce au consumat combustibilul nuclear. Soarele va ajunge și el într-o asemenea etapă, peste câteva miliarde de ani. În mod obișnuit, culoarea unei stele oferă indicii despre temperatura sa: stelele mai reci tind să pară portocalii sau roșiatice, cele cu temperaturi intermediare pot avea o lumină albă, iar cele foarte fierbinți capătă nuanțe albăstrui.

Același principiu era considerat relevant și pentru piticele albe. Primele exemplare studiate aveau temperaturi ridicate și străluceau în alb sau albastru pal, ceea ce a contribuit la denumirea acestei categorii de stele. Noile rezultate arată însă că atmosfera lor poate schimba semnificativ aspectul luminii.

Vezi și:

Averea declarată de Alina Gorghiu. Câți bani încasa din Parlament și ce venit avea soțul său la Londra

„Majoritatea stelelor, inclusiv majoritatea piticelor albe, se comportă precum niște radiatoare perfecte, astfel că nuanța lor este determinată aproape în totalitate de temperatură. Dar nimeni nu analizase cu adevărat ce alte posibilități ar putea exista în cazul piticelor albe”, a explicat Mark Hollands, coautor al studiului și astronom la Universitatea din Warwick, Anglia.

Un factor important este densitatea atmosferei. În cazul celor mai reci pitice albe, aceasta poate ajunge la aproximativ un gram pe centimetru cub, o valoare comparabilă cu densitatea apei. Atmosfera este, totodată, de milioane de ori mai densă decât fotosfera Soarelui, stratul din care provine cea mai mare parte a luminii vizibile.

În aceste condiții, elemente precum carbonul, calciul și sodiul interacționează cu plasma densă bogată în heliu. Aceste interacțiuni modifică felul în care lumina este absorbită, iar rezultatul poate fi o culoare diferită de cea anticipată doar pe baza temperaturii.

Vezi și:

Un semnal misterios a călătorit peste 10 miliarde de ani până la Pământ. Astronomii au identificat cea mai îndepărtată explozie radio cunoscută

James Webb vede urmele unor coliziuni între lumi de mărimea lui Marte. Descoperirea poate explica trecutul violent al Pământului

Pentru a determina nuanțele pe care le-ar percepe ochiul uman, cercetătorii au analizat spectrele stelelor. Acestea reprezintă distribuția luminii în funcție de lungimea de undă, asemenea modului în care o prismă separă lumina solară în culorile curcubeului. Datele au fost apoi introduse într-un model informatic care estimează aspectul luminii pentru vederea umană. Prin urmare, culorile prezentate în simulări nu sunt rezultatul unor observații directe ale stelelor de aproape.

Steaua verde aflată la 284 de ani-lumină de Pământ

Unul dintre cele mai surprinzătoare rezultate privește pitica albă WD J1330+6435, situată la aproximativ 284 de ani-lumină de Pământ. Temperatura sa este estimată la circa 4.000 de grade Celsius, echivalentul a 7.232 de grade Fahrenheit.

În timp, steaua a acumulat material stâncos provenit din sistemul său planetar. Resturile respective au îmbogățit atmosfera cu elemente chimice precum calciul, litiul și sodiul. În condițiile extreme de densitate, sodiul absoarbe o parte importantă a luminii din zona galbenă, portocalie și roșie a spectrului.

Lumina rămasă capătă astfel o nuanță neobișnuită, descrisă de cercetători drept verde chartreuse, o culoare situată între verde și galben. Potrivit echipei, acesta ar fi primul caz credibil identificat al unei stele care arată verde pentru ochiul uman.

Mark Hollands a explicat că urmele de sodiu din atmosfera piticei albe absorb componenta portocalie a spectrului, lăsând în urmă o strălucire verzuie, aproape spectrală. Astronomul a comparat aspectul ipotetic al stelei cu o imagine desprinsă din science-fiction, în care un observator ar privi cerul de pe o planetă și ar vedea o stea verde.

Fenomenul nu înseamnă că steaua produce lumină verde în același mod în care un bec special emite o anumită culoare. Aspectul său rezultă din combinația dintre lumina emisă, compoziția atmosferei și absorbția selectivă a anumitor lungimi de undă.

Pitica albă cu o strălucire neobișnuit de roșie

La celălalt capăt al spectrului se află WD J1011+2845, o pitică albă aflată la numai 48 de ani-lumină de Pământ. Cercetătorii au identificat-o drept o posibilă candidată la titlul de cea mai roșie stea înregistrată vreodată.

În cazul acesteia, mecanismul care determină culoarea este diferit. Steaua are o zonă de convecție profundă, prin care materialul se deplasează între straturile sale. Această regiune ajunge până la nucleu și transportă carbon din interior spre suprafață.

Carbonul formează molecule care influențează puternic lumina ce traversează atmosfera. Acestea absorb anumite porțiuni ale spectrului vizibil, inclusiv lumina albastră, verde și galbenă. În consecință, lumina care ajunge la observator este concentrată în mai mare măsură spre lungimile de undă mai mari.

Potrivit explicației prezentate în materialul studiului, aproape toată lumina vizibilă a acestei stele ajunge să fie concentrată dincolo de 600 de nanometri, ceea ce îi conferă o nuanță intensă de roz-somon. Aspectul poate părea surprinzător, având în vedere că rozul este asociat de regulă cu o combinație de culori, însă compoziția atmosferei unei pitice albe poate modifica radical distribuția luminii.

Stelele bogate în carbon pot avea, în general, nuanțe roz sau violet. Cele care acumulează resturi provenite din asteroizi și comete tind să prezinte tonuri mai apropiate de galben, în timp ce unele pitice albe reci, cu atmosfere formate din hidrogen și heliu, pot avea o tentă cyan sau albastru pal. În ultimul caz, aspectul este influențat de ciocnirile dintre moleculele de hidrogen și atomii de heliu în atmosfera foarte densă.

Cât de frecvente sunt stelele cu nuanțe neobișnuite

Pentru a afla cât de răspândite sunt aceste fenomene, echipa a analizat 151 de pitice albe aflate la o distanță de aproximativ 65 de ani-lumină de Pământ, echivalentul a 20 de parseci. Dintre acestea, numai cinci prezentau culori neobișnuite: două aveau nuanțe galbene, iar trei erau roz.

Rezultatele sugerează că aproximativ una din 30 de pitice albe din Univers ar putea avea o culoare neobișnuită. Deși proporția pare redusă, numărul total al acestor stele este suficient de mare încât să existe numeroase exemple care nu au fost încă identificate.

Cercetătorii au calculat și temperatura de culoare pentru celelalte 146 de stele din eșantion. Această măsură este folosită și pentru sursele artificiale de lumină: de exemplu, o temperatură de culoare de 3.000 K corespunde unei lumini albe calde, în timp ce 6.000 K indică o lumină mai rece, cu aspect albăstrui.

Valoarea mediană obținută pentru eșantion a fost de aproximativ 6.800 K, asociată unei lumini percepute drept albă. Rezultatul corectează și o idee răspândită despre piticele albe, considerate adesea predominant albastre. Stelele mai fierbinți și mai albastre sunt, în general, mai luminoase și pot fi observate de la distanțe mai mari, ceea ce le face mai numeroase în studiile bazate pe strălucire.

„Una din 30 poate să nu pară o proporție foarte mare, dar, dacă ne raportăm la întreaga populație de pitice albe din Univers, vorbim totuși despre foarte multe stele cu nuanțe neobișnuite”, a declarat Boris Gänsicke, coautor al studiului și astronom la Universitatea din Warwick. Acesta a adăugat că, atunci când este analizată o populație reprezentativă, valoarea mediană confirmă că o pitică albă tipică are, într-adevăr, o culoare albă.