Ga naar buiten op een donkere, maanloze nacht. Kijk omhoog. Is het december of januari? Kijk naar Betelgeuse, die dof rood gloeit op de schouder van Orion, en Rigel, een laser blauw op zijn knie. Een maand later, staat de gele Capella hoog in Auriga.

Is het juli? Zoek Vega, een saffier in Lyra, of Antares, het oranjerode hart van Scorpius.

Er zijn geen groene sterren!

In feite kun je elk moment van het jaar kleuren aan de hemel vinden. De meeste sterren lijken wit, maar de helderste vertonen kleur. Rood, oranje, geel, blauw… bijna alle kleuren van de regenboog. Maar hé, wacht eens even. Waar zijn de groene sterren? Zouden we die niet moeten zien?

Nee. Het is een veelgestelde vraag, maar in feite zien we helemaal geen groene sterren. Hier is waarom.

Neem een brander (figuurlijk!) en verhit een ijzeren staaf. Na een ogenblik zal het rood opgloeien, dan oranje, dan blauwachtig-wit. Dan zal het smelten. Gebruik liever een pannenlap.

Waarom gloeit het? Alle materie boven de temperatuur van het absolute nulpunt (ongeveer -273 Celsius) zal licht uitstralen. De hoeveelheid licht die het afgeeft, en nog belangrijker de golflengte van dat licht, hangt af van de temperatuur. Hoe warmer het voorwerp, hoe korter de golflengte.

Koude voorwerpen zenden radiogolven uit. Extreem hete voorwerpen zenden ultraviolet licht uit, of röntgenstraling. Bij zeer lage temperaturen zenden hete voorwerpen zichtbaar licht uit (golflengten van ruwweg 300 nanometer tot ongeveer 700 nm).

Menkt u wel – en dit is zo meteen van cruciaal belang – dat de voorwerpen niet één enkele golflengte van licht uitzenden. In plaats daarvan zenden ze fotonen uit in een reeks golflengtes. Als je een soort detector zou gebruiken die gevoelig is voor de golflengten van het licht dat door een object wordt uitgezonden, en je zet het aantal daarvan uit tegen de golflengte, dan krijg je een scheve grafiek die een blackbody curve wordt genoemd (de reden achter die naam is hier niet belangrijk, maar je kunt het opzoeken als je erom geeft — zet je SafeSearch filtering gewoon op "on". Vertrouw me hier). Het lijkt een beetje op een bell curve, maar het snijdt scherp bij kortere golflengten, en staart af bij langere.

Hier volgt een voorbeeld van verschillende krommen, corresponderend met verschillende temperaturen van objecten (afkomstig uit online collegestudies aan de UW:

Zwarte-lichaamskrommen

De x-as is de golflengte (kleur, zo u wilt) kleur, en het spectrum van zichtbare kleuren is ter referentie gesuperponeerd. U kunt de karakteristieke vorm van de blackbody curve zien. Naarmate het voorwerp heter wordt, verschuift de piek naar links, naar kortere golflengten.

Een voorwerp dat op 4500 Kelvin (ongeveer 4200 Celsius of 7600 F) staat, vertoont een piek in het oranje deel van het spectrum. Verwarm het tot 6000 Kelvin (ongeveer de temperatuur van de zon, 5700 C of 10.000 F) en het piekt in het blauw-groen. Als je het nog meer opwarmt, verschuift de piek naar het blauw, of zelfs naar kortere golflengtes. In feite zenden de heetste sterren het meeste van hun licht uit in het ultraviolet, op kortere golflengten dan wij met onze ogen kunnen zien.

Nou wacht eens even (weer)… als de zon piekt in het blauwgroen, waarom ziet ze er dan niet blauwgroen uit?

Ah, dit is de sleutelvraag! Omdat de zon weliswaar in het blauwgroen piekt, maar toch licht uitstraalt in andere kleuren.

Kijk eens naar de grafiek van een object dat zo heet is als de zon. Die curve piekt bij blauwgroen, dus zendt hij daar de meeste fotonen uit. Maar er zijn er ook die blauwer zijn, en sommige die roder zijn. Als we naar de zon kijken, zien we al deze kleuren door elkaar. Onze ogen mengen ze tot één kleur: wit. Ja, wit. Sommige mensen zeggen dat de zon geel is, maar als de zon echt geel zou zijn in onze ogen, dan zouden de wolken er geel uitzien, en de sneeuw ook (alles, niet alleen een beetje in uw achtertuin waar uw hond rondhangt).

OK, dus de zon ziet er niet groen uit. Maar kunnen we met de temperatuur spelen om een groene ster te krijgen? Misschien eentje die iets warmer of koeler is dan de zon?

Het blijkt dat dat niet kan. Een warmere ster zal meer blauw uitstralen, en een koelere meer rood, maar hoe dan ook, onze ogen zullen dat gewoon niet als groen zien.

De fout ligt niet in de sterren (nou ja, niet helemaal), maar in onszelf.

Onze ogen hebben lichtgevoelige cellen in zich, die staafjes en kegeltjes worden genoemd. Staafjes zijn eigenlijk de helderheidsdetectoren, en zijn blind voor kleur. Kegeltjes zien kleur, en er zijn drie soorten: een voor rood, een voor blauw en een voor groen. Wanneer licht hen raakt, wordt elk van hen door een verschillende hoeveelheid geactiveerd; rood licht (bijvoorbeeld van een aardbei) zet de rode kegels echt in werking, maar de blauwe en groene kegels zijn er nogal blasé over.

De meeste voorwerpen zenden (of reflecteren) niet één kleur uit, zodat de kegels door verschillende hoeveelheden worden geactiveerd. Een sinaasappel, bijvoorbeeld, krijgt de rode kegeltjes twee keer zo veel als de groene, maar laat de blauwe met rust. Wanneer de hersenen het signaal van de drie kegeltjes ontvangen, zeggen zij "Dit moet een voorwerp zijn dat oranje is." Als de groene kegeltjes evenveel licht zien als de rode, en de blauwe zien niets, interpreteren wij dat als geel. Enzovoort.

De enige manier om een ster als groen te zien, is dus dat hij alleen groen licht uitzendt. Maar zoals je in de grafiek hierboven kunt zien, is dat vrijwel onmogelijk. Een ster die voornamelijk groen licht uitstraalt, zal ook veel rood en blauw uitstralen, waardoor de ster er wit uitziet. Als je de temperatuur van de ster verandert, ziet hij er oranje, geel, rood of blauw uit, maar groen krijg je gewoon niet. Onze ogen zien het gewoon niet op die manier.

Daarom zijn er geen groene sterren. De kleuren die sterren uitstralen en hoe onze ogen die kleuren zien, garanderen dat zo goed als.

Maar dat stoort me niet. Als je ooit je oog op een telescoop hebt gericht en glanzende Vega of rossige Antares of de diep oranje Arcturus hebt gezien, zal je dat ook niet zo erg vinden. Sterren zijn er niet in alle kleuren, maar ze zijn er in genoeg kleuren, en daardoor zijn ze fantastisch mooi.

Note: dit is niet het einde van het verhaal. Er zijn groene objecten in de ruimte, en sommige sterren lijken groen… maar dat is voor een ander bericht, binnenkort. Beloofd.