Menj ki a szabadba egy sötét, holdtalan éjszakán. Nézz fel! December van vagy január? Nézd meg az Orion vállánál tompa vörössel izzó Betelgeuse-t, és a térdénél lézerkéken izzó Rigelt. Egy hónappal később a sárga Capella lovagol magasan az Aurigában.

Július van? Keressük meg a Vegát, a zafírt a Lírában, vagy az Antarest, a Scorpius narancsvörös szívét.

Nincsenek zöld csillagok!

Sőt, az év bármely szakában találhatunk színeket az égen. A legtöbb csillag fehérnek látszik, de a legfényesebbek színt mutatnak. Vörös, narancs, sárga, kék… a szivárvány szinte minden színe. De hé, várj egy kicsit. Hol vannak a zöld csillagok? Nem kellene látnunk őket?

Nem. Ez egy nagyon gyakori kérdés, de valójában egyáltalán nem látunk zöld csillagokat. Megmondom, miért.

Vegyünk egy forrasztólámpát (képletesen!), és melegítsünk fel egy vasrudat. Egy pillanat múlva pirosan, majd narancssárgán, majd kékesfehéren fog izzani. Aztán megolvad. Jobb, ha használsz egy edénytartót.

Miért izzik? Minden anyag az abszolút nulla hőmérséklet (kb. -273 Celsius-fok) felett fényt bocsát ki. A kibocsátott fény mennyisége, és ami még fontosabb, a fény hullámhossza a hőmérséklettől függ. Minél melegebb a tárgy, annál rövidebb a hullámhossza.

A hideg tárgyak rádióhullámokat bocsátanak ki. A rendkívül forró objektumok ultraibolya fényt vagy röntgensugárzást bocsátanak ki. Nagyon szűk hőmérsékleten a forró tárgyak látható fényt bocsátanak ki (nagyjából 300 nanométertől körülbelül 700 nm hullámhosszig).

Ne feledjük – és ez egy perc múlva kritikus lesz -, hogy a tárgyak nem egyetlen hullámhosszú fényt bocsátanak ki. Ehelyett többféle hullámhosszúságú fotonokat bocsátanak ki. Ha használnál valamilyen detektort, amely érzékeny az objektum által kibocsátott fény hullámhosszaira, és aztán ábrázolnád ezek számát a hullámhossz függvényében, akkor egy ferde ábrát kapnál, amit feketetestgörbének hívnak (az elnevezés oka itt nem fontos, de utánanézhetsz, ha érdekel — csak állítsd a SafeSearch Filtering-et "on". Bízz bennem). Kicsit olyan, mint egy haranggörbe, de a rövidebb hullámhosszaknál élesen elvágódik, a hosszabbaknál pedig lecsúszik.

Itt egy példa több görbére, amelyek különböző hőmérsékletű tárgyaknak felelnek meg (az UW online előadás jegyzetéből vettem:

Feketetestgörbék

Az x tengely a hullámhossz (szín, ha úgy tetszik) színe, és a látható színek spektruma van szuperponálva a referencia kedvéért. Látható a feketetestgörbe jellegzetes alakja. Ahogy a tárgy egyre forróbb, a csúcs balra, rövidebb hullámhosszra tolódik.

Egy 4500 Kelvin (kb. 4200 Celsius vagy 7600 F) hőmérsékletű tárgy a spektrum narancssárga részében éri el a csúcsot. Melegítsük 6000 Kelvinre (körülbelül a Nap hőmérsékletére, 5700 C-ra vagy 10 000 F-re), és a kék-zöldben lesz a csúcspontja. Ha még jobban felmelegítjük, a csúcsok a kék, vagy akár a rövidebb hullámhosszak felé mozdulnak el. Valójában a legforróbb csillagok a fényük nagy részét az ultraibolya tartományban bocsátják ki, rövidebb hullámhosszon, mint amit a szemünkkel látunk.

Várjunk csak egy pillanatot (megint)… ha a Nap a kék-zöldben tetőzik, akkor miért nem kék-zöld?

Ah, ez a kulcskérdés! Azért, mert lehet, hogy a kék-zöldben van a csúcspontja, de ettől még más színű fényt bocsát ki.

Nézd meg egy olyan forró objektum grafikonját, mint a Nap. Az a görbe a kék-zöldnél éri el a csúcsát, tehát a legtöbb fotont ott bocsátja ki. De még mindig bocsát ki néhány kékesebb és néhány vörösebb színűt is. Amikor a Napot nézzük, ezeket a színeket együtt látjuk. A szemünk összekeveri őket, hogy egyetlen színt kapjunk: a fehéret. Igen, fehér. Néhányan azt mondják, hogy a Nap sárga, de ha valóban sárga lenne a szemünknek, akkor a felhők is sárgának tűnnének, és a hó is (az egész, nem csak egy része a hátsó kertben, ahol a kutyád lóg).

OK, tehát a Nap nem tűnik zöldnek. De lehet a hőmérséklettel babrálni, hogy zöld csillagot kapjunk? Talán egy olyat, ami kicsit melegebb vagy hidegebb, mint a Nap?

Kiderült, hogy nem, nem lehet. Egy melegebb csillag több kéket bocsát ki, egy hidegebb pedig több vöröset, de mindegy, hogy mi történik, a szemünk egyszerűen nem fogja zöldnek látni.

A hiba nem a csillagokban van (nos, nem teljesen), hanem bennünk.

A szemünkben vannak fényérzékeny sejtek, amelyeket pálcikáknak és csapoknak hívnak. A pálcikák alapvetően a fényerő érzékelők, és vakok a színekre. A csapok színt látnak, és három fajtájuk van: az egyik a vörösre, a másik a kékre, a harmadik a zöldre érzékeny. Amikor fény éri őket, mindegyik különböző mennyiségben lép működésbe; a vörös fény (mondjuk egy eperből) nagyon beindítja a vörös kúpokat, de a kék és a zöld kúpok eléggé blasé vannak ezzel kapcsolatban.

A legtöbb tárgy nem egy színt bocsát ki (vagy ver vissza), így a kúpok különböző mennyiségben lépnek működésbe. Egy narancs például kb. kétszer annyit indítja be a piros kúpokat, mint a zöldeket, de a kékeket békén hagyja. Amikor az agy megkapja a jelet a három csapból, azt mondja "Ez biztosan egy narancssárga tárgy." Ha a zöld csapok éppen annyi fényt látnak, mint a pirosak, a kékek pedig semmit sem látnak, azt sárgának értelmezzük. És így tovább.

Egy csillagot tehát csak úgy láthatunk zöldnek, ha csak zöld fényt bocsát ki. De ahogy a fenti grafikonon is látszik, ez eléggé lehetetlen. Bármelyik csillag, amelyik főleg zöldet bocsát ki, sok vöröset és kéket is kibocsát, amitől a csillag fehérnek látszik. A csillag hőmérsékletének megváltoztatásával narancssárgának, sárgának, vörösnek vagy kéknek tűnhet, de zöldet nem kaphatunk. A szemünk egyszerűen nem látja így.

Ezért nincsenek zöld csillagok. A csillagok által kibocsátott színek és az, ahogy a szemünk látja ezeket a színeket, nagyjából garantálja ezt.

De ez engem nem zavar. Ha valaha is odatetted a szemed egy távcsőhöz, és láttad a ragyogó Vegát, vagy a vöröslő Antarest, vagy a mélyen narancssárga Arcturust, akkor téged sem nagyon zavar. A csillagok nem minden színben pompáznak, de elég színben pompáznak, és ettől fantasztikusan szépek.

Megjegyzem: ez még nem a történet vége. Vannak zöld objektumok az űrben, és néhány csillag valóban zöldnek látszik… de ez egy másik, hamarosan megjelenő bejegyzés témája. Ígérem.