Почему звезды светятся разными цветами?
У звезд в ночном небе бывают очень разные оттенки: каждое созвездие отсвечивает по-своему. Но почему одни звезды сияют голубоватым или белым светом, а другие — например, оранжевым или желтоватым? Портал space.com разобрался в вопросе.
Для начала стоит прояснить, что человеческое зрение в целом различает свет только самых ярких звезд. Фоторецепторы глаза, или колбочки, не слишком чувствительны к блеклому свету. При плохом освещении обязанности по обработке света берут на себя другие клетки — палочки. Но их повышенная чувствительность к свету уравновешивается неспособностью различать цвета. Из-за этого менее яркие звезды кажутся нам белыми, если наблюдать за ними невооруженным взглядом.
Но при наличии бинокля или телескопа ситуация меняется. Один из лучших способов рассмотреть цвет звезды — это контраст. Например, звезду Арктур обычно находят, следуя рукоятке Большой Медведицы на юго-восток. А рядом с ней находится другая яркая звезда поздней весны — Спика, чье сияние обладает характерным синеватым оттенком. Если быстро перемещать взгляд между Арктуром и Спикой, то можно легко заметить различия между их оранжевым и синим оттенками.
Еще одна эффективная процедура — наблюдение за двойной звездой с контрастирующими оттенками. Пожалуй, самыми яркими звездами подобного рода можно назвать Альбирео в созвездии Лебедя. Маленький телескоп или даже простой бинокль легко может различить два источника ее света: тот, что ярче, светится желтовато-оранжевым цветом, а другой — глубоким лазурным.
Помимо всего прочего, многое зависит и от специфики самих звезд. Те звезды, что мы считаем «красными», на самом деле обладают желтовато-оранжевым оттенком, похожим на старые лампочки накаливания. По факту, у них примерно одинаковая тепловая температура в 3 000 Кельвинов. Наши глаза привыкли к солнечной радиации, но Солнце, на самом деле, довольно стандартное по меркам температуры и цвета. Очень горячие и очень холодные звезды же наиболее активны в ультрафиолетовом и инфракрасном спектре соответственно.
Звездный свет похож на то, что физики называют излучением черного тела — электромагнитные волны, генерируемые объектом, который выделяет и поглощает радиацию со 100% эффективностью. Мы знаем, что, чем горячее звезда, тем больше энергии она выделяет на всех длинах волн. Если говорить о самых горячих, то пик их излучения направлен в короткий (синеватый) спектр.
Другими словами, локация пикового излучения определяет цвет звезды. Данный феномен объясняется двумя достаточно простыми законами, которые являются последствиями радиации черного тела.
Для объекта специфической температуры, полный объем энергии, излучаемой во всех спектрах волн, рассчитывается через закон Стефана-Больцмана. Он гласит, что испускательная способность объекта, излучающего тепло, пропорциональна четвертой степени его температуры в кельвинах. То есть, если температура удвоится, то энергия увеличится в 16 раз. Если утроится — то в 81 раз. А второй закон — закон смещения Вина. Он гласит, что длина волны пикового излучения звезды обратно пропорциональна ее температуре.