Астрономы впервые обнаружили мёртвую звезду с призрачным зелёным свечением

Звёзды бывают красными, голубыми, жёлтыми и оранжевыми, но зелёных среди них практически не встретить. Долгое время это объяснялось особенностями звёздного излучения. Теперь астрономы обнаружили необычное исключение: мёртвую звезду, которая при наблюдении с близкого расстояния выглядела бы призрачно-зелёной.

Речь идёт о белом карлике WD J1330+6435 — плотном остатке звезды, давно исчерпавшей своё ядерное топливо. Согласно исследованию под руководством астрофизика Марка Холландса из Уорикского университета в Великобритании, человеческий глаз воспринимал бы его свечение как необычный желтовато-зелёный оттенок. Правда, рассматривать подобный объект вблизи невооружённым глазом было бы опасно для зрения.

Исследователи предполагают, что белые карлики могут оказаться единственными звёздами, способными приобретать такие необычные цвета, как зелёный, фиолетовый и голубовато-зелёный.

«Большинство звёзд, включая большинство белых карликов, ведут себя как идеальные излучатели, поэтому их цвет почти полностью определяется температурой. Но никто толком не изучал, какие ещё варианты возможны для белых карликов», — объясняет Холландс.

По его словам, оказалось, что эти невероятно плотные объекты способны создавать совершенно неожиданные цвета. Некоторые результаты удивили даже самих исследователей.

Чтобы понять, почему открытие столь необычно, нужно разобраться, откуда вообще берётся цвет звезды.

Любая звезда излучает энергию в широком диапазоне электромагнитных волн, а не только в видимой части спектра. То, какой она кажется наблюдателю, зависит от соотношения разных длин волн в её излучении.

Главную роль здесь играет температура. Чем горячее звезда, тем больше в её излучении относительно коротких волн, соответствующих голубой части спектра. У более холодных звёзд преобладает излучение с длинными волнами, смещённое к красной области.

Именно поэтому красный сверхгигант Бетельгейзе, жёлтый карлик Солнце и голубой сверхгигант Ригель имеют столь разные цвета.

При этом даже звезда, излучающая больше всего видимого света в зелёной области спектра, обычно не выглядит зелёной. Она одновременно испускает множество других длин волн, которые смешиваются в нашем восприятии. В результате человеческий глаз видит белый или желтоватый свет.

Но у белых карликов действуют дополнительные механизмы, способные радикально изменить привычную картину.

Белый карлик образуется, когда звезда исчерпывает топливо для термоядерных реакций и сбрасывает внешние оболочки. От неё остаётся чрезвычайно плотное ядро, которое больше не получает энергию от термоядерного синтеза, но продолжает светиться благодаря накопленному теплу.

При размерах, сопоставимых с Землёй, масса такого остатка может достигать 1,4 массы Солнца. Колоссальная гравитация создаёт в его атмосфере условия, совершенно не похожие на те, что существуют на обычных звёздах.

У наиболее холодных белых карликов плотность атмосферы может быть сопоставима с плотностью жидкой воды. Это в миллионы раз больше плотности солнечной атмосферы.

В такой среде атомы находятся настолько близко друг к другу, что их взаимодействия существенно меняют способность вещества поглощать свет. Именно это заинтересовало Холландса и его коллег: может ли необычайная плотность звёздной атмосферы влиять не только на спектр излучения, но и на воспринимаемый цвет?

Для проверки исследователи отобрали десятки белых карликов, у которых ранее обнаружили необычные спектральные характеристики. Затем они подробно изучили распределение излучения по длинам волн и рассчитали, как человеческий глаз воспринимал бы свет каждого объекта при наблюдении с близкого расстояния.

Результаты оказались неожиданными. Некоторые белые карлики должны выглядеть розовыми или фиолетовыми, другие — насыщенно-голубыми либо голубовато-зелёными. Причём отдельные оттенки обычные звёзды воспроизводить практически не способны.

Но самым удивительным объектом оказался WD J1330+6435.

Температура его поверхности составляет всего 4240 кельвинов. Согласно расчётам, при наблюдении вблизи он выглядел бы ярко-жёлто-зелёным. Исследователи назвали этот оттенок самым неожиданным среди всех изученных объектов.

Причина скрывается в химическом составе необычайно плотной атмосферы белого карлика.

В атмосферах обычных звёзд такие элементы, как натрий и кальций, поглощают свет в сравнительно узких диапазонах длин волн. Однако при чрезвычайно высокой плотности их взаимодействия с окружающими частицами изменяются, из-за чего поглощение охватывает гораздо более широкие участки спектра.

Именно такой эффект наблюдается у WD J1330+6435. Присутствующий в его атмосфере натрий поглощает значительную часть оранжево-жёлтого излучения, а кальций подавляет фиолетовую составляющую.

В результате привычное соотношение цветов нарушается. Зелёная часть спектра становится заметнее, и суммарный свет приобретает оттенок, который почти невозможно встретить у обычной звезды.

«Следы натрия в атмосфере этого белого карлика поглощают оранжевую часть спектра, оставляя призрачное зелёное свечение. Представьте, что вы стоите на планете и смотрите на зелёную звезду. Это похоже на что-то из научной фантастики», — говорит Холландс.

Однако необычный цвет может свидетельствовать не только об экстремальных физических условиях. Возможно, в атмосфере мёртвой звезды сохранились следы её собственной планетной системы.

Помимо натрия и кальция, астрономы обнаружили у WD J1330+6435 литий. Присутствие этих элементов согласуется с предположением, что белый карлик поглощал каменистые обломки небесных тел, когда-то обращавшихся вокруг звезды.

Получается своеобразная космическая история о звезде-зомби: давно завершив свою активную жизнь, она могла поглотить остатки собственных планет, а следы этого процесса теперь влияют на её внешний вид.

Для астрономов такая возможность особенно интересна. Изучение остатков разрушенных планетных систем иногда называют некропланетологией. Химический состав вещества, попавшего в атмосферу белого карлика, позволяет исследовать материал, из которого состояли тела в его прежней планетной системе.

Необычные цвета могут стать дополнительным способом находить подобные объекты.

Правда, встречаются они редко. Из 152 близлежащих белых карликов, изученных исследователями, лишь пять имели окраску, существенно отличавшуюся от той, которую можно было бы ожидать исходя только из температуры. Это примерно один объект из тридцати.

При этом не каждый необычный оттенок обязательно означает, что звезда поглотила остатки планет. На цвет могут влиять разные особенности химического состава и физических условий в атмосфере.

Тем не менее исследование показывает, что внешний вид белых карликов способен рассказать гораздо больше, чем предполагалось ранее. Их цвет может служить подсказкой о химических процессах в сверхплотной атмосфере, а в отдельных случаях — и о судьбе планет, переживших гибель своей звезды.

Работа опубликована в научном журнале RAS Techniques and Instruments.