碎石从眼前掠过,后方一颗星泛着淡淡的黄绿色。今天 NASA 天文每日一图里的 WD J1330+6435,看起来像科幻电影中的太阳。画面左上角的“Illustration”也提醒我们:这是一幅艺术想象图,没人乘飞船靠近它拍下这张照片。

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图像信用与版权:Mark A. Garlick / University of Warwick。艺术想象图,非实拍。 原始页面。

绿色却不是随意涂上去的。华威大学 Mark Hollands 等人的原始研究把恒星光谱交给人类视觉模型,算出如果有足够的光让眼睛辨认颜色,这些星光会是什么样子。WD J1330+6435 的结果,是一种偏黄的绿色。

少掉一些光,颜色反而变了

许多恒星的颜色像一条温度线索:较冷的偏橙红,较热的偏蓝,中间有白色。它们同时发出许多波长的光,眼睛把这些光混合起来。即使辐射最强的波段落在绿色附近,也不等于整颗星就显绿;其他波长仍会一起进入眼睛。

白矮星给这条熟悉的规律加了一个转折。它是类似太阳的恒星演化后留下的致密残骸,失去外层之后,逐渐释放余热、冷却。在某些很冷的白矮星中,大气可以挤得非常密,密度达到每立方厘米约 1 克,接近水。那是这类极端大气能达到的量级,不是每颗白矮星都如此。

WD J1330+6435 的大气以氦为主,又混入了来自行星系统岩石物质的元素。原子周围的环境很拥挤,吸收光的“缺口”会变宽。研究中,钠显著吸收橙色波段,钙吸收紫色一端,剩下的光在约 500 纳米附近形成峰值。把整条光谱合起来,人眼模型便给出黄绿色。

想象一排不同颜色的灯同时亮着。改变混合后的颜色,不一定要添一盏绿灯,也可以遮住别的几盏。这里发生的是大气对不同波长的选择性吸收;并不是给恒星套上了绿色玻璃,也不是钠在燃烧、喷出绿色火焰。

论文给这颗星重新拟合的有效温度约为 4240 K,换成摄氏约 3970 度。它比太阳表面冷,却不会因此按普通温度规律显成橙红色。化学成分和大气密度改变了逃出来的光。

白矮星不一定白,绿色也不只一个样本

NASA 用“第一颗绿色恒星”介绍这个醒目的例子。论文里的图景更丰富:同一批分析还给出另外两颗颜色更淡的绿色白矮星,其中 WD J0851+1543 的绿色也有较可靠的光谱支持。WD J1330+6435 是鲜明的代表,不宜把它说成已知宇宙中唯一一颗绿色星。

其他颜色又有别的来路。有些白矮星的对流把内部碳带到外层;碳分子的吸收能让混合后的星光偏粉或偏紫。一些氢、氦混合的大气,则因分子碰撞相关的吸收而偏青。不能把所有特殊颜色都归给吞下小行星。

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颜色模拟:Mark Hollands / University of Warwick。根据光谱模型生成,非望远镜实拍;屏幕呈现颜色,不呈现恒星的真实亮度。

不过,名称也没完全起错。研究考察了太阳周围 20 秒差距、约 65 光年内的白矮星样本。按论文设定的颜色偏离阈值,5 颗被列为异常,两颗偏黄、三颗偏粉。其余样本的相关色温中位数约为 6800 K,整体仍是白色。这里的“相关色温”是按颜色去匹配理想热辐射体,不是给每颗星重新测得的大气温度;也不能把附近样本的比例直接当成全宇宙的精确普查结果。

这还是一次用数据重建视觉的工作。研究者指出,WD J1330+6435 的观测光谱有些噪声,实际色调可能略有差异;不同模型仍支持它偏绿。艺术图里的碎石布局、绿光和近距离视角,并不是相机逐项确认的现场。

想看看这些差别,可以打开研究团队的颜色展示与说明,把屏幕的护眼暖色模式暂时关掉,再比较普通白色、粉色与绿色样本。论文也建议使用 sRGB 显示模式。它们在夜空中太暗,不能期待今晚用肉眼辨认这颗绿星;但光谱已经让我们知道,该往恒星颜色的老规则里添加什么新条件。