天文学家发现了第一颗绿色恒星和有史以来最红的恒星

冷白矮星WDJ1330+6435已将其行星系统中富含钠的岩石物质吸积到大气中。巨大的大气密度使钠能吸收黄色、橙色和红色波长的光线，使WDJ1330+6435呈现出幽灵般的绿色外观（左图）。冷白矮星WDJ0902+2010在其以氦为主导的外层包层内有深层对流区。对流区已到达白矮星核心，将内部碳抬升到地表，形成碳分子。这些C2分子在光学范围内强烈吸收光线，包括蓝、绿、黄波段，使WDJ0902+2010在人眼中呈现粉红色（右图） 图片来源：Mark A. Garlick/华威大学

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳拉·拜萨斯）：尽管名字叫白矮星，但宇宙中的白矮星可以发出多种颜色——甚至是绿色。天文学家首次发现了一颗人眼看来呈绿色、却是有史以来最红的恒星。这些异常恒星有助于解释为什么如果我们在太空中近距离看到某些白矮星，它们会以绿色、粉色、青色、黄色和紫色发出光芒。这些多彩的研究成果在最近发表在《RAS技术与仪器》期刊上进行了描述。

白矮星是像我们太阳这样的恒星生命尽头后留下的致密残骸。对于大多数恒星来说，它们的颜色可以暗示温度。较冷的恒星呈现橙色，温暖的恒星如太阳则呈现白色。最热的会发出淡蓝色的光，类似于铁匠的铁从红色变成橙色再变成白热。天文学家认为白矮星也遵循同样的规则。它们甚至因最早的样品意外地热且发出白色/淡蓝色光芒而得名。

“大多数恒星，包括大多数白矮星，表现得像'完美辐射器'，因此它们的颜色几乎完全由温度决定。但当时并没有人真正研究过白矮星还可能实现什么，“英国华威大学的天文学家、研究合著者马克·霍兰兹在一份声明中说。“事实证明，这些极其密集的恒星能产生没人预料到的颜色，其中一些真的让我感到惊讶。”

据团队介绍，这些颜色的关键在于密度。最冷的白矮星周围的大气密度可达到与水相当的密度（约每立方厘米1克）。它们的密度也比太阳大气层的光球层高出数百万倍。在这些高密度条件下，任何微量元素（碳、钙、钠等）都会与周围高密度氦等离子体相互作用。当它们与等离子体相互作用时，可以吸收比低密度光谱更广的颜色光。这会使恒星的颜色从更典型的橙色、白色和蓝色中移开。

遗憾的是，没有白矮星天空足够近，无法直接看到其颜色。相反，团队根据天文学家常规收集的数据——恒星的光谱——计算出它们的颜色。光谱是一种“指纹”，当恒星光按波长分裂时产生的，类似于棱镜将阳光分裂成彩虹。天文学家将这些光谱通过计算机模型分析人类视觉能看到的颜色，以验证恒星光在我们眼中呈现的颜色。

白矮星的色彩精确模拟图像。左上方面板：天狼星B是距离太阳系最近的白矮星，拥有炽热的氢气大气，呈现淡蓝色。WDJ1147-7449则是附近最冷的白矮星之一，使其光谱无特征，呈现橙色外观。右上方面板：这些冷白矮星的对流包层从核心将碳从核心中挖掘到以氦为主导的大气中，形成双原子碳分子，形成各种粉红色。底部面板：白矮星行星系的岩石碎片积累，丰富了其冷氦气中的钙、镁和钠等元素。吸积物质的数量和成分和白矮星温度变化，使得包括绿色在内的多种颜色呈现。实际上，所有星星的亮度都会比屏幕上显示的要亮上几百万倍。图片来源：马克·霍兰兹/华威大学

团队将该方法应用于宇宙中的多个白矮星。他们发现，这些颜色分成了与恒星大气层组成部分相关的不同组。富含碳的白矮星通常呈现粉红色或紫色。那些被撞击小行星和彗星碎片（旧行星系统的残余）所富含的恒星，往往颜色更偏黄。较冷的白矮星，大气层中混合氢和氦，则呈现出更偏青或浅蓝色的色调。这种青蓝色是由氢分子与氦原子在超致密大气中碰撞引起的。

最引人注目的例子是WD J1330+6435。这颗恒星的温度约为7,232华氏度（4,000摄氏度），距离地球约284光年。随着时间推移，它从行星系统中收集了岩石物质。所有这些额外的物质都丰富了大气中的钙、锂和钠。最终——车队模型呈现出黄绿色的效果。据研究人员所知，从未有其他恒星（无论生者还是死星）被可靠地报告为绿色。

从上空获得的丰富：冷白矮星WDJ1330+6435已将其行星系统中富含钠的岩石物质吸积到大气中。巨大的大气密度使钠能吸收黄色、橙色和红色波长的光线，使WDJ1330+6435呈现出幽灵般的绿色外观。图片来源：Mark A Garlick/华威大学。

霍兰兹补充道：“这颗白矮星大气中的钠痕迹吸收了光谱中的橙色部分，留下幽灵般的绿色光芒。”“想象一下站在一个星球上，仰望一颗绿色的恒星。感觉就像科幻小说里的情节。”

在光谱的另一端，团队识别出可能是有史以来最红的恒星——WD J1011+2845。这颗白矮星距离地球仅48光年，拥有深邃的对流带。这个区域充满了从恒星核心被抬升到表面的碳。碳分子随后极大地扭曲恒星的光，几乎所有光都被压缩到波长超过600纳米的范围内。这个波长会产生一种罕见的深鲑鱼粉色光晕。

从下方丰富：冷白矮星WDJ0902+2010在其以氦为主导的外层包层内有深层对流区。对流区已到达白矮星核心，将内部碳抬升到地表，形成碳分子。这些C2分子在光学范围内强烈吸收光线，包括蓝、绿、黄波段，使WDJ0902+2010在人眼中呈现粉红色。图片来源：Mark A. Garlick/华威大学。

团队还研究了距离地球约65光年（20秒差距）范围内的151颗白矮星。其中只有五只显示出不寻常的颜色，其中两只是黄色，三只是粉色。这表明宇宙中大约每30颗白矮星中就有1颗发出异常颜色的光。

随后，团队测量了剩余146颗白矮星的色温。色温通常用开尔文来描述灯泡——暖白在3000K，冷白在6000K，依此类推。样本的中位色温约为6800K，我们的眼睛感知为白色。这一测量纠正了一个普遍误解，即白矮星通常是蓝色的。更热且更蓝的白矮星大多更亮，因此可以从更远处看到，在仅观察恒星亮度的巡天中被过度代表。

研究合著者、华威大学天文学家鲍里斯·根西克补充道：“每三十颗中有一颗听起来不算很大，但在宇宙中所有白矮星的整个群体中，仍有许多颜色奇特的恒星存在。”“然而，如果我们对一个代表性白矮星种群取中位数，我们发现平均白矮星确实是白色。”