天文学者ら、宇宙で初めて緑色の星を確認

「人々は星が同じではないことを知っています。旅行者にとって、星は道しるべです。他の人にとっては、ただの小さな光です。」この『小さな王子』の言葉は、人間が夜空に様々な意味を見出すことを思い出させます。しかし天文学では、天体が発する光は物理の法則に従い、ウィーン法などの基本ルールによって、星の温度と色が関連付けられています。

最近発見されたWD J1330+6435は、地球から約280光年離れたドラコ座の白矮星で、その色が緑であることが判明し、科学者を驚かせました。これは、宇宙で緑の星として初めて記録されたものです。

白矮星は、低から中質量の星が核燃料を消費し、外層を放出して残った高密度の核です。太陽質量の約半分を地球の体積に集中させるこれらの天体は、通常、白っぽい光を発します。しかし、WD J1330+6435の場合、表面層の化学組成が最終的な結果を変えました。

惑星の宴が光の変化をもたらす

色の変化は、白矮星の極端な重力が、その周りを公転していた古代惑星の岩石の破片を引き寄せ、破壊したためです。この物質の吸収は、カルシウム、リチウム、特にナトリウムなどの元素を星の大気中に豊富に含めることになりました。

通常条件下では、ナトリウム原子はオレンジ色の特定の光の帯を吸収します。これは、一部の街灯に使われる光の色です。しかし、WD J1330+6435の環境は、この行動を変えました。

「この白矮星では、密度が非常に高いため、ナトリウム原子は周囲のヘリウム原子から絶えず攻撃を受けており、ナトリウムの原子エネルギーレベルが変化しています」と、イギリスのウォリック大学の天体物理学者で、この研究の共著者であるマーク・ホーランド氏は説明しています。この研究は、天文学技術と機器誌に掲載されました。 .

星が地球質量の約165万倍を小さな体積に集中させるため、ナトリウムの存在は、オレンジ光だけでなく、黄色や赤の帯も遮断します。

「最終的な結果は、ナトリウム原子がもはや非常に狭いオレンジ色の波長を吸収しなくなることです。代わりに、彼らは黄色、オレンジ、そしていくつかの赤の波長を吸収します。そして残るのは、美しい緑がかった黄色星です」とホーランド氏は強調しています。

天体物理学者ボリス・ゲンスイケ、研究の共著者は、この現象を絵の具のパレットの作業に例えています。星が放出する元の混合物から特定の色を取り除くと、残った光は緑色を帯びます。

白矮星の正確な色再現画像。左上の画像：シリウスBは太陽系に近い白矮星で、熱い水素の雰囲気により淡い青色をしています。一方、WD J1147–7449は近傍の最も冷たい白矮星の一つで、特徴のないスペクトルとオレンジ色をしています。右上の画像：これらの冷たい白矮星の対流層では、炭素が核からヘリウムで支配される濃い大気へと引き寄せられ、二原子炭素分子が形成され、ピンクの様々な色合いをもたらします。下部の画像：惑星系の破片が白矮星に引き寄せられることで、その冷たいヘリウムの大気はカルシウム、マグネシウム、ナトリウムなどの元素で豊かになります。白矮星の温度の違いと吸収された物質の量や組成の違いにより、緑を含む様々な色が生み出されます。実際には、星は画面上で表示されるよりも何百万倍も明るいのです。出典：マーク・A・ガルリック/ウォリック大学。

ウィーン法とは何で、なぜ「緑の星」を生み出さないのでしょうか？

この発見の希少性は、19世紀後半にドイツの物理学者ヴィルヘルム・ウィーンによって定式化されたウィーン法によってのみ理解できます。この法則は、加熱された物体が放つ支配的な色は、その温度に直接依存すると述べています。

• より冷たい星：低エネルギー光の放射により、赤やオレンジの色調になります。

• 極めて熱い星：高エネルギー光を放出して青色に輝きます。

• 温度の中間的な星：太陽のような星は、緑色の光の帯域で最大放射量を示します。

なぜ太陽は緑色に見えないのでしょうか？

ウィーン法によれば、太陽から放出されるエネルギーの大部分は緑のスペクトルにあるが、青や赤も大量に同時に放出されている。これらの色が人間の目に入ると、視覚受容体が均等に刺激され、その結果、太陽光は白（または大気の影響で黄色）に見える。

このような物理的な理由から、緑色の普通の星は空には存在しない。WD J1330+6435は、その自然な熱放射だけに依存せず、大気による化学フィルター作用によって青、赤、黄の色調を消し去り、緑の光のみを通すことで、この独特な色を呈することができた。