Почему не бывает зеленых звезд?

Глядя безлунной ночью на звездное небо, можно заметить, что самые яркие звезды различаются по цвету. На весеннем или летнем небе сравните Арктур и Вегу. Очевидно, что первая звезда красноватого цвета, а вторая голубовато-белого. Зимой взгляните на Бетельгейзе или Альдебаран — они имеют отчетливо золотисто-оранжевый оттенок. При наблюдении неба в бинокль или небольшой телескоп различие в цветах звезд становится еще более очевидным. В некоторых звездных скоплениях можно наблюдать бок о бок светила оранжевого, желтого, белого и голубого цвета. Но среди них вы не найдете звезд зеленого цвета. Встает вопрос: а вообще такие звезды существуют? Если нет, то почему не бывает зеленых звезд?

Почему звезды имеют разные цвета?

То, что мы воспринимаем как цвет, с физической точки зрения является светом определенной длины волны. Звезды излучают свет на разных длинах волн, или, как говорят астрофизики, излучают в широком диапазоне электромагнитных волн. Каждая звезда излучает свет и красного, и желтого, и зеленого цвета. Звезда светит даже в тех диапазонах, которые человеческий глаз не способен воспринимать, например, ультрафиолетовый или инфракрасный свет. Другое дело, что интенсивность испускаемого света одной длины волны может быть меньше, чем другой.

Теперь давайте посмотрим на белый свет. После школьных опытов с призмой мы знаем, что белый свет состоит из всего спектра наблюдаемых цветов — от фиолетового до красного, смешанных более или менее равномерно.

Собственно, горячие звезды белого цвета кажутся нам белыми, потому что они излучают примерно одинаковое количество света всех цветов спектра. (Самые горячие звезды имеют голубовато-белый цвет.) Если звезды холоднее, то их цвет смещен в красную сторону и суммарно представляется нам желтоватым. Наконец, самые холодные звезды излучают преимущественно в красном и инфракрасном диапазоне. Избыток красного цвета делает их бледно-оранжевыми или золотисто-оранжевыми.

Итак, цвет звезды зависит от температуры ее поверхности. Но обратите внимание, что звезды не бывают ярко-красными, или ярко-желтыми, как светофоры. Свет лазерных указок и светофоров лежит в очень узком диапазоне волн, а звезды излучают в гораздо более широком. Астрономы давно установили, что спектр излучения звезд очень близок на спектр излучения абсолютно черного тела. Поэтому цвета большинства звезд выглядят бледными: скорее это белые звезды с примесями голубого, желтого или оранжевого цвета. Лишь очень холодные светила с температурой поверхности 3000° и ниже могут иметь насыщенный оранжевый или золотисто-оранжевый цвет.

Изображение участка звездного неба с галактиками, расположенными на расстоянии многих миллиардов световых лет от Земли. Звезды на этой фотографии зеленого цвета. В действительности снимок сделан в невидимом для глаз инфракрасном диапазоне спектра, и объекты на нем раскрашены в искусственные цвета для создания контраста. Фото: NASA/JPL-Caltech/S.A. Stanford (UC Davis/LLNL)

Так почему не бывает зеленых звезд?

Согласно теории и наблюдениям пик излучения зеленого света приходится на звезды с температурой поверхности около 6000° по шкале Кельвина. То есть это звезда немного горячее Солнца (температура Солнца примерно 5800К). Но такие звезды помимо зеленого излучают много света и на других длинах электромагнитных волн, причем синий свет уравновешивает красный, и в итоге наши глаза воспринимают звезду как практически белую.

График распределения энергии в солнечном спектре. Внешний, полупрозрачный контур, демонстрирует спектр солнечного излучения в космосе, за пределами влияния земной атмосферы. Он уходит, постепенно снижая интенсивность, далеко вправо, в область инфракрасного, а затем и радиоизлучения. Внутренний контур — это спектр на уровне моря. В нем учтено поглощение части излучения в атмосфере Земли. Видно, что максимум мощности излучения приходится на голубой и зеленый цвета. Однако мощность желтого и красного участков спектра лишь немного слабее. Также видно, что в космосе эта разница выше, чем на уровне моря. Из-за этого цвет Солнца в космосе белый, а на Земле — желтый. Рисунок: elementy.ru

Стоит помнить, что цвет создается мозгом наблюдателя. Это не фундаментальное свойство звезды, а всего лишь наше восприятие ее излучения. Устройства рецепторов наших глаз весьма специфично, равно как и обработка (а вернее, синтез) цвета, который происходит в мозгу. Поэтому:

Зеленые звезды все же бывают!

Речь идет о звездах, которые вообще ни разу не зеленые! Чаще всего это горячие светила белого или голубовато-белого цвета. Что их отличает от других подобных звезд — это то, что они входят в состав двойных или кратных систем.

Невооруженным глазом такие звезды не видны, так как являются тусклыми спутниками ярких звезд желтого, оранжевого или красноватого цветов.

Дзета Лиры, двойная звезда, в которой более яркий компонент имеет желтоватый цвет, а его спутник многим кажется бледно-зеленым. Рисунок:Jeremy Perez

Классический пример — двойная звезда Антарес или альфа Скорпиона. Главная звезда — очень яркая звезда золотисто-оранжевого цвета. На расстоянии около 2,5 угловых секунд от нее располагается тусклый спутник. Разделить пару в любительский телескоп трудно из-за яркого света Антареса, но те, кому это удалось сделать, часто восхищались изумрудно-зеленым цветом звезды-спутника.

Другой пример — двойная звезда Аламак, гамма Андромеды. При наблюдении в телескоп с небольшим увеличением рядом с главной звездой золотисто-желтого цвета можно найти спутник, цвет который разные наблюдатели интерпретируют по-разному: зеленоватый, голубой или цвет индиго.

В обоих случаях восприятие зеленоватого цвета создается благодаря сильному контрасту между главной звездой и ее спутником. Кстати, это является одной из причин, почему многие любители астрономии восхищаются двойными и кратными звездами.

Список интересных «зеленых» звезд можно посмотреть здесь.

Ниже отличное видео с объяснением от Андрея Щетникова из Новосибирского Академгородка.