天文学家发现首颗绿色恒星及有史以来记录的最红恒星

天文学家已确定首颗在人眼中呈现绿色的恒星，以及有史以来记录的最红恒星。这些发现发表在《英国皇家天文学会技术与仪器》（RAS Techniques and Instruments）期刊上，重点研究了白矮星，即类太阳恒星在生命末期留下的致密残骸。虽然大多数恒星根据温度呈现橙色、白色或蓝色，但研究人员发现，白矮星大气层中的特定条件可以产生意想不到的颜色。

恒星颜色的物理机制

对于大多数恒星而言，颜色由温度决定，表现得像“完美辐射体”。然而，最冷的白矮星的大气层密度可达与水相似，这比太阳的光球层密度高出数百万倍。在这些致密的氦等离子体中，微量元素与光的相互作用方式不同于低密度环境。

华威大学（University of Warwick）天体物理学家、该研究的主要作者马克·霍兰兹（Mark Hollands）解释了这种对标准恒星行为的偏离。“普通恒星拥有的颜色基本上只有橙色、白色或蓝色，”霍兰兹说。“我们发现，对于大多数白矮星来说，情况也是如此。但有一些特殊情况，这些恒星外层物理现象足够奇异，导致其光谱出现相当大的偏差。”

该研究分析了距离地球 20 秒差距（约 65 光年）范围内的 151 颗已知白矮星。由于没有白矮星近到可以直接观测，研究团队通过将光谱数据输入人眼视觉计算机模型来计算它们的表观颜色。

识别绿色和红色恒星

确定的首颗绿色恒星是 WD J1330+6435。这颗白矮星位于距离地球约 284 光年处，表面温度约为 7,232 华氏度（4,000 摄氏度）。其绿色外观是由吸积来自先前行星系统的岩石物质造成的。该恒星的大气层富含钙、钠和锂。

“这颗白矮星大气层中的钠痕迹吸收了光谱中的橙色部分，留下了幽灵般的绿色光芒，”霍兰兹说。“想象一下站在一颗行星上仰望一颗绿色的恒星。这感觉像是科幻小说中的场景。”

该研究还确定 WD J1011+2845 可能是有史以来记录的最红恒星。这颗白矮星距离地球 48 光年，具有一个深层对流区，将碳从恒星核心带到表面。由此产生的碳分子吸收了可见光范围内的光线，将剩余的光线挤压到 600 纳米以上的波长，从而产生深鲑鱼粉色的光芒。

对行星科学的意义

白矮星上岩石元素的存在提供了先前行星系统存在的证据。当小行星或行星过于靠近白矮星时，它们会被撕裂成尘埃和碎片，坠落到恒星表面。

“白矮星正在拆解行星，我们能够看到那颗行星内部实际上有什么——不同元素的比例——这为我们提供了这些行星如何形成的线索，”未参与该研究的加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego）天文学与天体物理学教授亚当·布尔加瑟（Adam Burgasser）说。“这是一个犯罪现场，我们正在梳理留给我们的证据，这让我们能够拼凑出那颗行星是什么以及它在很久很久以前的历史中是如何形成的故事。”

异常颜色的频率

在研究的 151 颗白矮星中，只有 5 颗显示出异常颜色：2 颗黄色和 3 颗粉色。这表明大约 1/30 的白矮星可能发出异常颜色的光。样本的中位色温约为 6,800K，在人眼中呈现白色。

华威大学物理学教授、该研究合著者鲍里斯·甘西克（Boris Gänsicke）指出了这一比例的重要性。“三十分之一听起来可能不是一个很大的比例，但在宇宙中所有白矮星的总体中，那仍然是大量的颜色奇异的恒星，”甘西克说。“然而，如果我们取具有代表性的白矮星群体的中位数，我们发现平均而言，白矮星确实是白色的。”

为何重要

这项研究纠正了一个常见的误解，即白矮星通常是蓝色的。因为更热、更蓝的白矮星更亮，它们在依赖亮度的调查中占比过高。通过分析 65 光年范围内的代表性样本，天文学家已确定平均白矮星是白色的。此外，利用白矮星作为“诊断工具”来测量行星物质化学性质的能力，为了解其他恒星系统中行星如何形成和演化提供了新方法。

来源（英文）

• rnz.co.nz: Astronomers say they’ve discovered the first green star | RNZ
• popsci.com: Astronomers discover first green star and the reddest star ever recorded | Popular Science
• gizmodo.com: Astronomers Just Found the First Green Star Ever Discovered—Right After It Swallowed Its Planets

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