白矮星是類太陽恆星耗盡核燃料死亡後留下的高密度核心,失去了核融合產生的熱能後,白矮星帶著殘存的餘溫緩慢冷卻,絕大多數呈現白光或藍白光。
WD J1330+6435位於銀河系天龍座(Draco),距離地球約284光年,因大氣成分的極端異變,展現出絕無僅有的綠色光芒。這項研究成果已發表於《RAS技術與儀器》(RAS Techniques and Instruments)期刊。
吞噬行星改變大氣調色盤
一般的恆星顏色由溫度決定,較冷的恆星呈現橘紅色、類似太陽的恆星呈現黃白色,而最熱的恆星則呈現淡藍色。白矮星是中、低質量恆星耗盡核燃料留下的高密度核心,雖然平均顏色為白色,但白矮星大氣的化學演變卻能創造出非常罕見的色彩。
研究主要作者、英國華威大學(University of Warwick)天體物理學家霍蘭德斯(Mark Hollands)對路透社指出,正常恆星的顏色幾乎只有橘色、白色或藍色,但這顆綠色白矮星大氣層的物理機制非常特殊。這顆白矮星的表面吸積墜落的行星物質碎片,外層富含鈣、鋰,尤其是鈉等元素。
霍蘭德斯解釋,在正常恆星中,鈉會吸收特定波長橘光(鈉氣燈的代表色)。然而,這顆白矮星由於密度極高,鈉原子不斷受到周圍氦原子碰撞,導致鈉原子能階改變。鈉原子不再只吸收極窄波長的橘光,而是吸收大量黃光、橘光和部分紅光,最後留下散發著美麗黃綠色光芒的恆星,這對類太陽恆星來說是不可能的。
華威大學天體物理學家、研究共同作者甘西克(Boris Gänsicke)告訴路透社,「這顆白矮星的密度極高,體積約與地球相當,但質量卻約為地球的16.5萬倍(太陽的一半)。因此,即使只有少量的鈉,也會阻擋恆星發出大量橘光。」就像畫家在調色盤上調色,混合調配作畫所需的各種顏色,只要減少混入調色盤中的某種顏色,最後呈現的色彩就會改變。
加州大學聖地牙哥分校教授伯加瑟(Adam Burgasser)接受CNN採訪時形容,這就像一個「宇宙犯罪現場」,白矮星拆解行星,「我們透過剩餘的證據,拼湊出這顆行星的成分與漫長形成歷程。」
鮭魚粉與紫紅 繽紛白矮星家族
研究團隊分析距離地球約65光年(20秒差距)以內的151顆已知白矮星,發現白矮星的顏色會根據大氣成分呈現多樣化發展。
鮭魚粉色WD J1011+2845,位於小獅座(Leo Minor),距離地球48光年,是目前已知最紅的白矮星之一。甘西克對路透社表示,這顆白矮星的粉紅色並非源自外來行星物質,而是碳元素從它的深層內部浮現,吸收藍光與綠光波段所造成。
其他色彩:含行星碎屑的白矮星傾向於呈現黃色;大氣混合氫與氦且溫度較低的白矮星,則呈現青藍(cyan)或淡藍色調。
地球上無法用肉眼看到這些白矮星,霍蘭德斯透過史隆數位化巡天計畫(SDSS)等光譜資料,計算肉眼近距離觀看時的真實色彩。霍蘭德斯對CNN表示,將光譜資料還原為人眼能看到的色彩,為這些遙遠的天體注入了「人性的連結」,讓看似冰冷的宇宙研究變得更具體而真切。
這顆綠色白矮星的發現,也讓人聯想到科幻作品(如美國超級英雄電影《超級少女》)中的虛構天體。霍蘭德斯對路透社笑稱,「這確實證明,宇宙有時比科幻小說想像的還要奇特。」◇


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