堆代码网讯 高中科学课的知识告诉我们,恒星的色彩有着明确的划分规则:温度更低的恒星呈现红、橙、黄色,温度更高、体积更大的恒星则为白色和蓝色。但最新研究发现,就像动画《风中奇缘》里形态多变的风一样,恒星其实能呈现出包括绿色、粉色在内的各类超乎想象的色彩。这项全新发现刊载于本月《RAS Techniques and Instruments》期刊发布的研究论文中。论文第一作者、华威大学天文与天体物理研究组的马克·霍兰兹指出,看似普通的白矮星正是这次特殊色彩发现的核心载体。

“绝大多数恒星,包括大部分白矮星,都符合‘完美辐射体’的特性,它们的色彩几乎完全由自身温度决定。此前从未有人系统研究过白矮星还能产生哪些其他色彩,”霍兰兹在官方声明中表示,“事实证明,这些密度极高的天体能够生成完全超出预期的特殊色彩,其中部分结果连我自己都深感意外。”
霍兰兹解释,特殊色彩的核心成因是白矮星的超高密度与大气结构。白矮星是已知宇宙中密度最高的天体之一,其外层大气也继承了这一高密度特性。在极强的引力作用下,以氢和氦为主要成分的白矮星大气,会和其中含有的微量其他元素发生特殊的物理交互。“对于大气以氦为主、温度偏低的白矮星,随着星体温度持续降低,氦气的透明度会不断提升,这意味着我们能观测到星体内部密度更高的深层区域,”霍兰兹在给CNET的邮件中写道,“当星体中存在微量外来元素时——无论是来自行星系统的钠、钙等金属元素,还是来自星体核心的碳元素,它们都会和高密度氦气发生特殊反应。”
这类交互作用会让微量元素吸收特定波段的光线,形成大范围的“缺失色彩”,最终让白矮星呈现出完全由自身吸收的微量元素决定的特殊色彩。
宇宙中真的存在绿色恒星?
这正是霍兰兹和他的团队在本次研究中确认的核心发现。截至目前,人类从未用肉眼直接观测到任何一颗白矮星,也没有距离足够近的白矮星支持裸眼观测。以往对恒星的分析几乎全部依托光谱学完成,天文学家的研究重心更多放在化学成分、亮度等物理参数上,几乎不会关注恒星的肉眼视觉色彩。“作为天文学家,我们绝大多数时间都在思考物理层面的技术问题,”霍兰兹说,“‘当你近距离造访这些恒星时,它们实际看起来是什么样子’是一个非常简单的问题,也是普通公众最常问我的问题之一。我们发现要解答这个问题其实并没有太大难度。”

霍兰兹的团队选取了151颗白矮星的公开观测数据,通过专门的模拟算法将光谱数据转换为人类肉眼可感知的色彩。其中146颗白矮星的表现完全符合预期,平均色温约6800K,在人类眼中呈现亮白色,仅带有极其微弱的蓝色调。剩下5颗白矮星的结果则极具突破性:团队成功识别出了青色、黄色、紫罗蓝色、粉色,甚至是绿色的特殊白矮星。这颗绿色恒星被命名为WD J1330+6435,它处于一个岩质行星系统中,周边行星系统的残骸被恒星引力捕获,为其提供了生成“幽灵绿”所需的特殊微量元素。
另一项值得关注的发现是编号为WDJ0902+2010的恒星,它的大气中含有极高浓度的碳元素。研究显示,这颗温度偏低的白矮星会从星体内部翻涌出碳元素,大气中的碳会吸收全光谱的光线,最终让这颗恒星在人类眼中呈现出三文鱼粉色。由于此前没有任何可信的公开记录发现过绿色恒星,WD J1330+6435大概率是人类有史以来发现的第一颗绿色恒星。霍兰兹表示,本次发现的粉色和青色恒星同样属于首次公开记录,此前天文学界从未有过这类色彩恒星的观测报告。
遗憾的是,这些特殊色彩并不会永久保留。霍兰兹介绍,白矮星最初形成时温度极高,约10万开尔文,此时它们会呈现天蓝色。随着星体持续冷却,只有当温度降至5000K左右时,才会生成这些极具辨识度的特殊色彩。最终,白矮星的强引力会将所有微量元素拖拽至星体核心,恒星就会恢复到常规的白色或橙色调。
唯一的例外是那颗粉色恒星:它的碳元素完全来自星体内部,由恒星自身的对流活动持续驱动,这意味着WDJ0902+2010的粉色状态可以维持数十亿年,而其余几颗特殊色彩恒星的特殊外观,仅能维持数百万年就会回归常规色彩。