Wyjdź na zewnątrz w ciemną, bezksiężycową noc. Spójrz w górę. Czy to grudzień czy styczeń? Sprawdź Betelgezę, świecącą tępo na czerwono przy ramieniu Oriona, i Rigel, laserowo niebieską przy jego kolanie. Miesiąc później, żółta Capella jeździ wysoko w Auriga.

Czy to lipiec? Znajdź Wegę, szafir w Lirydzie, lub Antaresa, pomarańczowo-czerwone serce Skorpiona.

Nie ma zielonych gwiazd!

W rzeczywistości, o każdej porze roku możesz znaleźć kolory na niebie. Większość gwiazd wygląda biało, ale te najjaśniejsze pokazują kolory. Czerwony, pomarańczowy, żółty, niebieski… prawie wszystkie kolory tęczy. Ale hej, poczekaj chwilę. Gdzie są zielone gwiazdy? Czy nie powinniśmy ich widzieć?

Nie. To bardzo częste pytanie, ale w rzeczywistości nie widzimy żadnych zielonych gwiazd w ogóle. Oto dlaczego.

Wziąć palnik (w przenośni!) i rozgrzać żelazny pręt. Po chwili zacznie ona świecić na czerwono, potem na pomarańczowo, a następnie na niebiesko-biało. Potem się stopi. Lepiej użyj podstawki pod garnek.

Dlaczego się żarzy? Każda materia powyżej temperatury zera absolutnego (około -273 Celsjusza) będzie emitować światło. Ilość emitowanego przez nią światła, a co ważniejsze długość fali tego światła, zależy od temperatury. Im cieplejszy obiekt, tym krótsza długość fali.

Zimne obiekty emitują fale radiowe. Niezwykle gorące obiekty emitują światło ultrafioletowe lub promieniowanie rentgenowskie. W bardzo wąskim zakresie temperatur, gorące obiekty będą emitować światło widzialne (długość fali od około 300 nanometrów do około 700 nm).

Pamiętajcie — i to jest krytyczne za chwilę — obiekty nie emitują pojedynczej długości fali światła. Zamiast tego, emitują fotony w zakresie długości fal. Gdybyś użył jakiegoś detektora, który jest wrażliwy na długości fal światła emitowanego przez obiekt, a następnie wykreślił ich liczbę w zależności od długości fali, otrzymałbyś krzywą ciała czarnego (powód tej nazwy nie jest tu ważny, ale możesz go sprawdzić, jeśli ci na tym zależy – po prostu ustaw filtrowanie SafeSearch na "on". Zaufaj mi tutaj). Jest to trochę jak krzywa dzwonowa, ale odcina się ostro przy krótszych falach, a kończy się przy dłuższych.

Oto przykład kilku krzywych, odpowiadających różnym temperaturom obiektów (zaczerpnięty z notatek z wykładów online na UW:

Krzywe ciała czarnego

Osią x jest długość fali (kolor, jeśli chcesz) koloru, a widmo kolorów widzialnych jest nałożone dla odniesienia. Możesz zobaczyć charakterystyczny kształt krzywej ciała doskonale czarnego. Gdy obiekt staje się gorętszy, szczyt przesuwa się w lewo, na krótsze długości fali.

Obiekt, który jest w temperaturze 4500 Kelwinów (około 4200 Celsjusza lub 7600 F) osiąga szczyt w pomarańczowej części widma. Ogrzej go do 6000 Kelwinów (około temperatury Słońca, 5700 C lub 10 000 F) i osiągnie szczyt w niebiesko-zielonej części widma. Jeśli podgrzejemy ją bardziej, szczytowe wartości przesuną się w stronę niebieskiego, a nawet w stronę krótszych fal. W rzeczywistości najgorętsze gwiazdy emitują większość swojego światła w ultrafiolecie, na krótszych falach niż możemy zobaczyć naszymi oczami.

Teraz poczekaj sekundę (znowu)… jeśli Słońce osiąga szczyt w niebiesko-zielonym kolorze, dlaczego nie wygląda na niebiesko-zielone?

Ah, to jest kluczowe pytanie! To dlatego, że może osiągać maksimum w niebiesko-zielonym, ale nadal emituje światło w innych kolorach.

Spójrz na wykres dla obiektu tak gorącego jak Słońce. Ta krzywa osiąga szczyt w niebiesko-zielonym, więc emituje większość swoich fotonów tam. Ale nadal emituje niektóre z nich są bardziej niebieskie, a niektóre bardziej czerwone. Kiedy patrzymy na Słońce, widzimy wszystkie te kolory zmieszane razem. Nasze oczy mieszają je, aby uzyskać jeden kolor: biały. Tak, biały. Niektórzy ludzie mówią, że Słońce jest żółte, ale gdyby było naprawdę żółte dla naszych oczu, wtedy chmury wyglądałyby na żółte, a śnieg również (cały, a nie tylko jego część na podwórku, gdzie wisi twój pies).

OK, więc Słońce nie wygląda na zielone. Ale czy możemy manipulować temperaturą, aby uzyskać zieloną gwiazdę? Może taką, która jest nieco cieplejsza lub chłodniejsza od Słońca?

Okazuje się, że nie, nie można. Cieplejsza gwiazda będzie emitować więcej niebieskiego, a chłodniejsza więcej czerwonego, ale bez względu na wszystko, nasze oczy po prostu nie zobaczą tego jako zielonego.

Wina nie leży w gwiazdach (cóż, nie do końca), ale w nas samych.

Nasze oczy mają komórki wrażliwe na światło zwane pręcikami i czopkami. Pręciki są w zasadzie detektorami jasności, i są ślepe na kolor. Czopki widzą kolor, i istnieją trzy rodzaje: jedne wrażliwe na czerwony, inne na niebieski, a trzeci na zielony. Kiedy światło uderza je, każdy dostaje wyzwolony przez inną kwotę; czerwone światło (powiedzmy, od truskawki) naprawdę dostaje czerwone stożki juiced, ale niebieskie i zielone stożki są raczej blasé o it.

Większość obiektów nie emitują (lub odzwierciedlają) jeden kolor, więc stożki są wyzwalane przez różne ilości. Pomarańczowy, na przykład, dostaje czerwone czopki dzieje około dwa razy tyle, co zielone, ale pozostawia niebieskie w spokoju. Kiedy mózg odbiera sygnał z trzech czopków, mówi "To musi być obiekt, który jest pomarańczowy." Jeśli zielone czopki widzą tyle samo światła co czerwone, a niebieskie nie widzą nic, interpretujemy to jako żółty. I tak dalej.

Więc jedynym sposobem, aby zobaczyć gwiazdę jako zieloną, jest emitowanie przez nią tylko zielonego światła. Ale jak widać na powyższym wykresie, jest to prawie niemożliwe. Każda gwiazda emitująca głównie zielone światło będzie emitowała również dużo czerwonego i niebieskiego, przez co gwiazda będzie wyglądała na białą. Zmiana temperatury gwiazdy sprawi, że będzie ona wyglądała na pomarańczową, żółtą, czerwoną lub niebieską, ale nie da się uzyskać koloru zielonego. Nasze oczy po prostu nie zobaczą tego w ten sposób.

To dlatego nie ma zielonych gwiazd. Kolory emitowane przez gwiazdy wraz z tym, jak nasze oczy widzą te kolory, prawie to gwarantują.

Ale to mnie nie martwi. Jeśli kiedykolwiek przyłożyłeś swoje oko do teleskopu i zobaczyłeś błyszczącą Wegę, rumianego Antaresa lub głęboko pomarańczowego Arcturusa, nie będziesz miał nic przeciwko temu. Gwiazdy nie występują we wszystkich kolorach, ale występują w wystarczającej ilości kolorów, i są przez to fantastycznie piękne.

Uwaga: to nie koniec historii. Istnieją zielone obiekty w kosmosie, a niektóre gwiazdy wydają się zielone… ale to już temat na inny wpis, który pojawi się wkrótce. Obietnica.