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如果没有特别说明,我们常以为白矮星就是白色的。但一项发表在新研究期刊《RAS Techniques and Instruments》上的研究提醒大家:这类恒星留下的致密天体其实可能呈现粉色、紫色,甚至绿色。不过,彩色白矮星仍然很少见。
小标题:一颗恒星怎样变成白矮星?
一颗质量与太阳相近的恒星到了生命末期,会先膨胀成红巨星,再把外层气体抛向太空,形成行星状星云。气体散开后,中心会留下一个体积约等于地球、质量却接近太阳的天体,这就是白矮星。
刚形成的白矮星温度很高,最早被发现的那批从白色到浅蓝色发光,所以得到“白矮星”这个名字。一般来说,颜色和温度有关:较冷的恒星偏橙,像太阳的恒星偏白,最热的偏浅蓝。但白矮星里也有例外。为什么同样叫白矮星,颜色却能差这么多?关键线索藏在它们的大气里。
小标题:颜色和密度有什么关系?
新研究认为,密度是决定颜色的重要因素。最冷的白矮星大气密度可达到约每立方厘米1克,和水的密度差不多。听起来不算大,但对恒星大气来说已经非常“挤”,约为太阳大气密度的一百万倍。在这样浓密的环境里,碳、钙、钠等微量元素会与周围的氦等离子体相互作用,吸收更宽范围的光,颜色就发生变化。
白矮星还会“收集”古老行星系统的碎片。红巨星阶段可能吞掉离得最近的行星;其他行星和小行星会碰撞、迁移,碎片最终落进白矮星大气。大气成分因此改变,颜色也跟着改变。用爱好者的望远镜看,白矮星通常只是一个暗淡光点;如果能近距离观察,颜色才会显出丰富差异。
研究计算显示,富含碳的白矮星容易呈粉色或紫色;大气被小行星等天体碎片“加料”的白矮星会偏黄,有些呈绿色;最冷的白矮星常是淡蓝色,这来自氢和氦原子在极密大气中的碰撞。
小标题:三颗特别的彩色白矮星
研究举了三个例子。WD J1330+6435温度约4000摄氏度,曾吸收岩质行星系统物质,大气中有钙、锂、钠,呈浅黄绿色,是银河系中已知第一颗绿色恒星。WD J1011+2845大气含大量碳,几乎所有辐射集中在600纳米以上,呈鲑鱼粉色。WD J902-2010的颜色则更接近泡泡糖粉。
那要不要给它们改名?研究发现不必。团队检查了离地球65光年以内的152颗白矮星,只有5颗出现不寻常颜色,约三十分之一。多数白矮星仍然是白色。
小标题:为什么以前以为它们多是蓝色?
过去科学家以为白矮星主要是蓝色,可能是因为最热的白矮星也最亮,能从更远处被看到,于是被研究得更多,造成抽样偏差。如果过去的样本偏向亮而蓝的白矮星,这会不会改变我们对“典型白矮星”的印象?如果你来设计下一次观测,你会怎样确保不会只看到最亮的那一批?
小标题:肉眼能看到白矮星吗?
白矮星本身很难用肉眼看见;不过你可以朝天狼星B的方向望一望。天狼星B是夜空中最亮恒星天狼星的伴星。冬天,天狼星容易在东方地平线上方被看到。天狼星B温度约25000开尔文,呈浅蓝色,属于比较“普通”的白矮星。它太暗,肉眼看不见,但仍能帮助我们理解这类天体的真实样子。
这篇报道最初刊登在《WIRED》捷克和斯洛伐克版,原文为捷克语。