Barwa gwiazd zależy głównie od temperatury powierzchni: chłodniejsze obiekty wydają się bardziej pomarańczowe i czerwone, gwiazdy podobne do Słońca są białe, a najgorętsze przybierają niebieskawy odcień. Okazuje się jednak, że ten schemat nie opisuje wszystkich gwiazd.
Zespół astronomów z University of Warwick w Wielkiej Brytanii wykazał, że niektóre białe karły mogą mieć znacznie bardziej zróżnicowane kolory, niż dotychczas zakładano. Na pierwszy plan w tym kontekście wysuwa się obiekt oznaczony jako WD J1330+6435, który znajduje się około 280 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Smoka. Wyniki badań na jego temat pojawiły się na łamach RAS Techniques and Instruments. Naukowcy przeanalizowali widma światła białych karłów, a następnie wykorzystali modele ludzkiego widzenia, aby ustalić, jak ich promieniowanie mogłoby być odbierane przez nasze oczy.
Czytaj też: Wykryli zmienną pogodę poza Układem Słonecznym. Ten obiekt znajduje się na granicy planety i gwiazdy
Zacznijmy jednak od początku. Białe karły to niezwykle gęste pozostałości gwiazd o niewielkiej lub średniej masie, które wyczerpały paliwo jądrowe i odrzuciły swoje zewnętrzne warstwy. Choć nie prowadzą już takiej samej syntezy jądrowej jak wcześniej, nadal emitują światło dzięki zgromadzonemu ciepłu. Obiekt WD J1330+6435 wyróżnia się jednak składem swojej atmosfery. Zawiera ona między innymi sód, wapń i lit, które trafiły tam w wyniku opadania materii pochodzącej z pozostałości dawnych układów planetarnych.
Najważniejszą rolę odgrywa sód. W zwykłych warunkach pierwiastek ten pochłania światło o określonej długości fali, kojarzonej z pomarańczową barwą. W atmosferze białego karła panuje jednak tak ogromna gęstość, iż atomy sodu nieustannie zderzają się z atomami helu. Oddziałuje to na ich poziomy energetyczne i zmienia zakres pochłanianego promieniowania. W rezultacie pochłaniana jest większa część światła żółtego, pomarańczowego i części czerwonego. Pozostałe promieniowanie tworzy charakterystyczny, zielonkawy odcień. Takiego efektu nie obserwuje się u zwykłych gwiazd podobnych do Słońca.
Zielony biały karzeł nie jest jedynym zaskoczeniem. Badacze przeanalizowali 151 białych karłów znajdujących się w odległości do około 65 lat świetlnych od Ziemi. Większość z nich miała barwę zbliżoną do białej, lecz pięć wyróżniało się nietypowym kolorem. Wyniki sugerują, iż niezwykłe barwy mogą występować u około jednej na 30 gwiazd tego typu.
Jednym z najbardziej interesujących przykładów jest WD J1011+2845, położony około 48 lat świetlnych od Ziemi. Ten biały karzeł może należeć do najbardziej czerwonych znanych gwiazd. W tym przypadku decydującą rolę odgrywa węgiel. W miarę ochładzania się gwiazdy procesy konwekcyjne mogą przenosić związki węgla z jej głębszych warstw ku powierzchni. Powstające cząsteczki pochłaniają część światła widzialnego, zmieniając jego widmo i ostateczny kolor obiektu.
W innych przypadkach atmosfera wzbogacona materiałem pochodzącym z rozpadających się planetoid i komet może nadawać gwieździe żółtawy odcień. Z kolei chłodniejsze białe karły, których atmosfery zawierają wodór i hel, mogą wyglądać na błękitne lub cyjanowe. Oznacza to, że o wyglądzie tych obiektów decyduje nie tylko temperatura, lecz także skład chemiczny i warunki panujące w ich niezwykle gęstych atmosferach.
Badanie kolorów białych karłów pozwala lepiej zrozumieć ich ewolucję oraz historię układów planetarnych, które niegdyś wokół nich istniały. Obecność pierwiastków cięższych niż wodór i hel może stanowić wskazówkę, że na gwiazdę opadają pozostałości zniszczonych planet lub innych skalistych obiektów. Analizując światło, astronomowie mogą więc odczytywać ślady dawnych procesów zachodzących w układach planetarnych.
Źródło: University of Warwick
