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绿色恒星找到了:为什么你却几乎看不到(完整文稿)

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Territory

本文是视频《绿色恒星找到了:为什么你却几乎看不到》(作者:Territory)的完整文稿(全文整理版),与精读笔记配套阅读;▶ 中配视频。

恒星的颜色​

恒星颜色就那么几种,最冷的发红光和橙光。太阳其实是白色的,大气层散掉部分蓝光,从地面看就发黄。最热的恒星烧的是蓝色。可绿色恒星你永远见不到,物理定律根本不允许。我们原以为一直如此。所以当天文学家宣布发现绿色恒星,大家都惊了。它变绿的原因,比颜色本身更奇怪。这颗星变绿,是因为它对自己的行星做了什么。

欢迎来到领地,这是你的空间。

白矮星是什么​

这颗绿星其实是白矮星。恒星像太阳那样死后,剩下的就是白矮星。生命末期,恒星膨胀成红巨星,比原来大几百倍。然后它把外层轻轻抛进太空,只剩核心。我们的太阳以后也会这样。大约五十亿年后,太阳核心的氢耗尽,开始膨胀。变成红巨星后,它会大到吞掉水星金星,可能连地球也吞掉。就算地球幸存,也早在那之前就烤成焦石。因为太阳慢慢变亮,十亿年后就会煮沸海洋。

之后太阳抛掉外层,形成发光的气体壳,叫行星状星云,留下地球大小的白矮星。没了燃料可烧,它会在黑暗中冷却变暗几十亿年。而且密度大得惊人。典型白矮星把太阳一半多的质量,塞进那么小的空间。一茶匙就有好几吨重。银河系有几十亿颗白矮星。最有名的一颗,绕着夜空最亮的天狼星转。

老照片之谜​

它又小,又紧挨着明亮的伴星,没有强力望远镜几乎找不到。一九一七年,在加州威尔逊山天文台,天文学家拍下了范马宁星的光,它离地球只有十四光年。那时天文学家还不知道白矮星到底是什么。多年后人们才明白它们有多致密。把这颗星的光分解成彩虹,里面有条条暗线。这些线就像指纹,表明它的大气含有钙,还有镁和铁。这本不该出现。白矮星的引力太强,这样的重元素本该沉到深处看不见,除非有什么东西不断给它表面补充新物质。没人能解释。直到二零一零年代,天文学家重看那张老照片,才明白看到了什么。

钙、镁、铁,是被这颗星撕碎吞掉的岩石残骸。那张照片,成了其他恒星有行星系的最早期证据。

开普勒抓现行​

天文学家想抓白矮星现行,二零一五年真抓到了。美国宇航局的开普勒太空望远镜,正盯着白矮星WD1145加017,距我们五百七十光年,在室女座。每四点五小时,就有东西经过它前面,挡掉最多百分之四十的光。亮度下降的形状不像固体行星那么规整,是拉长偏斜的,像拖长尾巴彗星的影子。那是块岩石天体,大概有大型小行星那么大,绕着白矮星转,距离约是地月距离的两倍。恒星引力正把它撕碎,尘埃在后面流走。

撕碎的行星​

像太阳这样的恒星变成红巨星再变白矮星,行星系就乱了套,幸存的行星进入新轨道。几百万年间,它们的引力会把小行星和彗星直接甩向白矮星。这些岩石天体靠得太近就被撕碎,尘埃雨点般落到恒星上,组成它们的元素混进大气里。这正是发生在那颗白矮星身上的事。它距离我们大约八十光年,位于天龙座。它是颗低温白矮星,约四千摄氏度,大气里满是钠,还有钙和锂,来自它吞下的岩石。

变绿之谜​

在太阳这样的恒星上,这没什么影响。但白矮星的大气跟太阳完全不同。它的引力把气体压得紧紧的,在最冷的白矮星里,密度能跟水差不多。气体挤这么紧,这颗绿星大气里的钠,一直被氦原子撞击。这样一来,它吸收的光波段宽了很多。黄色、橙色和一部分红光都被吞掉了。剩下的光让它泛出淡黄绿色,团队把这颜色叫黄绿色。本该橙白色的星,因为吞了行星,变成了绿色。而且不止这一颗白矮星颜色奇怪。

奇色白矮星​

这个团队研究了地球约六十五光年内的一百五十一颗白矮星,算出人眼看到它是什么颜色。大部分是白色,跟名字一样,但有几颗很不一样。有一颗叫WDJ一零一一加二八四五,离我们约四十八光年。它可能是有记录以来最红的星。在它深处,碳不断从核心翻到大气里。正是这些碳,让它发出柔和的三文鱼粉色光。

其他大气含碳的白矮星,看起来是粉色甚至紫色。氢氦混合的那些,会带点青色。还有一颗,叫WDJ二三五六杠二零五四。它只有约四千零四十开尔文,这么冷,本该发橙光。可它厚厚的大气滤掉了太多黄光红光,看起来反而是鲜蓝色。它是一颗冷星,却扮成总体估计,大约每三十颗白矮星里,就有一颗颜色出人意料。有件事得说清楚,其实没人真正见过这些颜色。白矮星又小又暗,在地球上看不出颜色。于是天文学家采集每颗星的光。

分成彩虹光谱,再算出如果飞到近处直看,人眼会看到什么颜色。所以绿色是从星光算出来的。如果你飞过二百八十光年亲眼看,看到的就是这个颜色。

恒星法医​

吞下的物质留在大气里,白矮星就像一个法医实验室。测出里面有哪些元素、各有多少,就能算出被毁行星和小行星的成分。能看出它们是岩石型像地球,还是冰质型像彗星,有没有金属核。到目前为止,这样研究的天体大多岩石构成,元素跟我们地球很像。有的像碎掉世界的一块块残片,行星地壳或铁核,一片片落进死去的恒星。还有很多这样的星等着研究。目前天文学家只测过一小部分已知白矮星的详细光谱。

新的巡天观测即将改变这点,有这类数据的白矮星会增加约十倍。主导研究者希望,绿色白矮星从已知一两颗变成十几二十颗。这又说到我们的太阳了。

太阳的结局​

总有一天,太阳变成白矮星,太阳系剩下的一切还会绕着它转,残存的行星,还有小行星和彗星。慢慢有些残骸会落进去,跟这些星一样。几十亿年后,遥远的地方,另一个文明可能把望远镜对准我们的太阳,把光分成彩虹,读出刻在它表面的太阳系遗迹。他们甚至能算出它的颜色。很神奇吧?

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