Jděte ven za tmavé bezměsíčné noci. Podívejte se nahoru. Je prosinec nebo leden? Podívej se na Betelgeuze, matně rudě zářící u Orionova ramene, a Rigel, laserově modrý u jeho kolena. O měsíc později se vysoko v Aurize prohání žlutá Capella.

Je červenec? Najdi Vegu, safírovou v Lyře, nebo Antares, oranžově červené srdce Štíra.

Nejsou žádné zelené hvězdy!“

V podstatě kdykoli během roku můžeš na obloze najít barvy. Většina hvězd vypadá bíle, ale ty nejjasnější vykazují barvy. Červené, oranžové, žluté, modré… téměř všechny barvy duhy. Ale hele, počkej chvilku. Kde jsou zelené hvězdy? Neměli bychom je vidět?“

Ne. Je to velmi častá otázka, ale ve skutečnosti žádné zelené hvězdy nevidíme. Tady je důvod.

Vezměte letlampu (obrazně!) a rozžhavte železnou tyč. Po chvíli se rozzáří červeně, pak oranžově a nakonec modrobíle. Pak se roztaví. Raději použij chňapku.

Proč to svítí? Každá hmota nad teplotou absolutní nuly (asi -273 stupňů Celsia) bude vyzařovat světlo. Množství světla, které vydává, a hlavně vlnová délka tohoto světla, závisí na teplotě. Čím teplejší objekt, tím kratší vlnová délka.

Studené objekty vyzařují rádiové vlny. Extrémně horké objekty vyzařují ultrafialové světlo nebo rentgenové záření. Při velmi úzkém rozmezí teplot vyzařují horké objekty viditelné světlo (vlnové délky zhruba od 300 nanometrů do přibližně 700 nm).

Zapomeňte – a to bude za chvíli rozhodující – že objekty nevyzařují světlo o jedné vlnové délce. Místo toho vyzařují fotony v rozsahu vlnových délek. Kdybyste použili nějaký detektor, který je citlivý na vlnové délky světla vyzařovaného objektem, a pak vynesli jejich počet v závislosti na vlnové délce, dostali byste šišatý graf zvaný křivka černého tělesa (důvod tohoto názvu zde není důležitý, ale můžete si ho vyhledat, pokud vás to zajímá — stačí nastavit filtrování SafeSearch na "on". Věřte mi). Je to trochu jako zvonová křivka, ale na kratších vlnových délkách se prudce seká a na delších vlnových délkách se ocitá na chvostu.

Tady je příklad několika křivek, které odpovídají různým teplotám objektů (převzato z online poznámek k přednáškám na UW:

Křivky černého tělesa

Osa x je vlnová délka (barva, chcete-li) barvy a spektrum viditelných barev je pro srovnání superponováno. Můžete si prohlédnout charakteristický tvar křivky černého tělesa. Jak se objekt zahřívá, vrchol se posouvá doleva, ke kratším vlnovým délkám.

Objekt, který má teplotu 4500 kelvinů (asi 4200 stupňů Celsia nebo 7600 F), má vrchol v oranžové části spektra. Zahřejeme-li jej na 6000 kelvinů (přibližně teplota Slunce, 5700 C nebo 10 000 F), dosáhne vrcholu v modrozelené části spektra. Zahřejte ji více a vrchol se posune do modré nebo dokonce ke kratším vlnovým délkám. Ve skutečnosti nejžhavější hvězdy vyzařují většinu svého světla v ultrafialové oblasti, na kratších vlnových délkách, než jsme schopni vidět očima.

Teď počkejte chvilku (znovu)… pokud má Slunce vrchol v modrozelené, proč nevypadá modrozeleně?

Aha, to je klíčová otázka! Je to proto, že sice dosahuje maxima v modrozelené, ale přesto vyzařuje světlo v jiných barvách.

Podívejte se na graf pro objekt tak horký, jako je Slunce. Tato křivka má vrchol v modrozelené barvě, takže tam vyzařuje většinu svých fotonů. Stále však vyzařuje některé, které jsou modřejší, a některé, které jsou červenější. Když se díváme na Slunce, vidíme všechny tyto barvy smíchané dohromady. Naše oči je smíchají a vytvoří jednu barvu: bílou. Ano, bílá. Někteří lidé říkají, že Slunce je žluté, ale kdyby bylo pro naše oči skutečně žluté, pak by žlutě vypadaly i mraky a sníh (všechen, ne jen jeho část na zahradě, kde se potuluje váš pes).

OK, takže Slunce nevypadá zeleně. Ale můžeme si pohrát s teplotou, abychom získali zelenou hvězdu? Třeba takovou, která je o něco teplejší nebo chladnější než Slunce?

Ukázalo se, že ne, nelze. Teplejší hvězda bude vyzařovat více modré a chladnější více červené, ale bez ohledu na to, co se stane, naše oči to prostě nebudou vidět jako zelenou.

Chyba není ve hvězdách (no, ne úplně), ale v nás.

Naše oči mají světločivné buňky, kterým se říká tyčinky a čípky. Tyčinky jsou v podstatě detektory jasu a jsou slepé k barvám. Čípky vidí barvy a existují tři druhy: jedny jsou citlivé na červenou, druhé na modrou a třetí na zelenou. Když na ně dopadne světlo, každý z nich se spustí v jiném množství; červené světlo (například z jahody) opravdu rozproudí červené čípky, ale modré a zelené čípky jsou v tomto ohledu spíše blasé

Většina předmětů nevyzařuje (nebo neodráží) jednu barvu, takže se čípky spouštějí v různém množství. Například oranžová barva spustí červené čípky asi dvakrát více než zelené, ale modré čípky nechá na pokoji. Když mozek přijme signál ze tří čípků, řekne "Toto musí být objekt, který je oranžový." Pokud zelené čípky vidí právě tolik světla jako červené, přičemž modré nevidí nic, interpretujeme to jako žlutou. A tak dále.

Takže jediný způsob, jak vidět hvězdu jako zelenou, je, že vyzařuje pouze zelené světlo. Ale jak vidíte z výše uvedeného grafu, to je v podstatě nemožné. Každá hvězda vyzařující převážně zelené světlo bude vyzařovat také hodně červeného a modrého světla, takže hvězda bude vypadat bíle. Změna teploty hvězdy způsobí, že bude vypadat oranžově, žlutě, červeně nebo modře, ale zelenou barvu prostě nezískáte. Naše oči ji tak prostě neuvidí.

Proto žádné zelené hvězdy neexistují. Barvy vyzařované hvězdami spolu s tím, jak naše oči tyto barvy vidí, to v podstatě zaručují.

Ale to mi nevadí. Pokud jste někdy přiložili oko k dalekohledu a viděli zářivou Vegu nebo rudý Antares nebo sytě oranžový Arcturus, tak vám to také moc nevadí. Hvězdy nemají všechny barvy, ale mají jich dost a jsou díky tomu fantasticky krásné.

Poznámka: toto není konec příběhu. Ve vesmíru existují zelené objekty a některé hvězdy se skutečně jeví zeleně… ale to je na další příspěvek, který vyjde brzy. Slibuji.