Ученые объяснили, почему нет зеленых звезд

Звездное скопление NGC 4755 часто называют Шкатулкой с драгоценностями, потому что его звезды выглядят как сапфиры с редкими рубинами и бриллиантами в небольшом телескопе. Однако изумрудов там нет. И это не просто так кажется. Оказывается, в космосе просто нет зеленых звезд. 

Невооруженным глазом, по крайней мере большинству людей, звезды кажутся красными или белыми. При использовании телескопов для увеличения яркости некоторые из этих, казалось бы, белых звезд становятся оранжевыми или синими, а некоторые могут становиться желтыми. Отсутствие звезд центрального цвета радуги говорит не о пробеле в физических свойствах звезд, а об особенностях восприятия.

Большинство цветов, которые можно увидеть на Земле, обусловлены химическим составом поверхности объектов, который определяет, какие длины волн света отражаются, а какие поглощаются. Однако звезды разные. Их цвет зависит от температуры.

Холодные звезды (3700 Кельвинов и ниже) излучают свет преимущественно в красной части спектра (длиннее 625 нанометров), а также в невидимом для нас инфракрасном диапазоне. В отличие от наших ассоциаций синего с холодным и красного с горячим, когда звезды нагреваются, они излучают более короткие волны света, поэтому самые горячие звезды, такие как Сириус, кажутся полностью синими.

Связь между максимальной температурой и длиной волны определяется законом смещения Вейна. Согласно его формуле, звезда 5500К будет излучать максимум излучения 527 нанометров почти в центре зеленой части спектра.

Отсутствие зеленых звезд теперь кажется еще более загадочным. Звезды такой температуры, безусловно, есть — ведь фотосфера Солнца, определяющая их свет, находится недалеко от температуры 5,72 К — так почему же они не зеленые?

Ключевым моментом в ответе является то, что звезды не излучают свет только в верхней части своей формы, как струна, производящая звук одной длины волны. Пик — это просто пик, звезды всегда производят много фотонов с большей длиной волны и несколько фотонов с меньшей длиной волны.

Если бы наши глаза были сфокусированы только на максимальной длине волны, мы бы увидели, что звезды, подобные солнцу, кажутся зелеными, но ведут себя иначе. Когда мы сталкиваемся со смесью зеленого и желтого, к которой добавлены красный и синий, мы видим эту смесь как белую.

Тот же самый процесс мы наблюдаем при нагревании объекта на Земле. Сначала он светится красным, затем оранжевым, затем белым. Если у нас есть достаточно сильный источник тепла, он может даже светиться голубым, но не зеленым.

Мы можем видеть зеленые звезды, если пропускаем свет через фильтр, отсекающий другие длины волн, но на самом деле это просто обман. Однако у Вселенной есть несколько хитростей в рукаве.

Популярные оптические иллюзии заставляют нас смотреть на разноцветные формы и видеть контрастные жуткие останки после того, как мы отводим взгляд, поскольку наши глазные конусы устают от перегрузки цветом. Знаменитости могут сделать то же самое. Антарес — звезда настолько яркая и красная, что ее название буквально означает «соперник Марса» (по-гречески «Арес»). Его гораздо более слабый компаньон, Антарес Б, белого цвета. Однако при просмотре в том же поле зрения Antares B для контраста выглядит зеленым. Подобные описания были даны и для других белых спутников более ярких красных звезд.

Трава или живые листья кажутся нам зелеными, потому что это почти единственная длина волны солнечного света, которую они отражают обратно к нам. Некоторые объекты в космосе похожи, например, редкая зеленая комета.

Помимо плавных кривых излучателей тепла, подобных Солнцу, отдельные элементы излучают определенные спектральные линии за счет энергетических переходов своих электронов. Некоторые из них, например, кальций, особенно выделяются зеленым цветом. Однако других цветов света обычно достаточно для создания общего белого эффекта, если свет не разбивается на его составляющие.