I colori calcolati delle nane bianche, dal verde al blu

Le nane bianche possono avere cromaticità calcolate verdi, rosa, ciano o blu, ma nel campione vicino analizzato la mediana era prossima al bianco. Lo studio ha ricavato i colori dagli spettri e dai modelli atmosferici: non ha fotografato dischi stellari risolti. L’articolo pubblicato su RAS Techniques and Instruments riporta i risultati del campione e spiega il metodo.

Il campione vicino era perlopiù vicino al bianco

Il campione completo comprendeva 152 nane bianche entro 20 parsec dal Sole. Cinque superavano la soglia scelta dagli autori per distinguere le cromaticità lontane dal luogo di Planck, cioè la curva che descrive i colori di un corpo nero al variare della temperatura: due nane di tipo DZ risultavano gialle e tre di tipo DQpec rosa.

Per le altre 147 stelle, più vicine alla curva, la mediana della temperatura di colore correlata era di 6.768 K, un valore associato a un colore prossimo al bianco. Questa misura descrive il colore della luce: non è la temperatura effettiva della stella. Il 95% delle 147 stelle aveva una temperatura di colore correlata compresa tra 3.800 e 18.700 K.

Le nane bianche verdi citate nello studio provengono da gruppi selezionati per mostrare una varietà di colori. Non rientrano automaticamente nei cinque casi anomali del campione completo, che sono gialli o rosa.

Come gli spettri diventano colori

Per stimare il colore, gli autori hanno integrato gli spettri osservati o quelli prodotti da modelli atmosferici usando le funzioni CIE 1931 XYZ, che descrivono la risposta visiva umana alle diverse lunghezze d’onda. Il calcolo ha considerato la luce tra 360 e 830 nanometri; i risultati sono stati convertiti nello spazio colore sRGB, usato dagli schermi.

La cromaticità indica la qualità del colore indipendentemente dalla luminosità. Nelle immagini dello studio la luminosità è stata ridimensionata per lo schermo, mantenendo la cromaticità calcolata. Il risultato è quindi una resa del colore della luce, non una fotografia della superficie di una nana bianca. Inoltre, dischi stellari così lontani non sono risolti visivamente e in condizioni di osservazione buie l’occhio distingue meno bene i colori.

Perché l’atmosfera può cambiare il colore

La temperatura da sola non spiega ogni tonalità. Nelle atmosfere molto dense, assorbimenti estesi dovuti a elementi come sodio e calcio o a molecole di carbonio possono sottrarre ampie bande di luce allo spettro. Le atmosfere delle nane bianche più fredde possono avvicinarsi a una densità di 1 g/cm³.

Nelle nane di tipo DZ, l’assorbimento dei metalli modifica la distribuzione della luce visibile. Nelle DQpec, le bande molecolari di Swan del carbonio C₂ possono ridurre il flusso in una parte dello spettro. Per alcune nane bianche deboli nell’infrarosso, l’assorbimento indotto dalle collisioni tra idrogeno ed elio può influire anche sulla luce visibile e spostare il colore verso il ciano.

Verde, rosa e blu: tre esempi diversi

WD J1330+6435, una nana bianca DZ con temperatura effettiva di 4.240 K, ha una cromaticità chartreuse calcolata. Il sodio assorbe luce arancione e il calcio luce violetta; lo spettro, però, è in parte rumoroso, quindi la cromaticità effettiva potrebbe differire leggermente dal calcolo.

Per WD J1011+2845, una nana DQpec con temperatura effettiva stimata di 4.300 K, le bande di Swan deformate del C₂ sopprimono gran parte del flusso tra 400 e 600 nm. La maggior parte della luce visibile resta oltre i 600 nm, producendo una cromaticità rosa salmone.

WD J2356−2054 mostra il caso opposto a una semplice associazione tra blu e alta temperatura. La sua temperatura effettiva è di circa 4.000 K, ma l’ampio assorbimento del sodio riduce molta della parte centrale dello spettro visibile. Il calcolo restituisce così un blu intenso; la sua cromaticità è tanto lontana da quella di un corpo nero che lo studio non le assegna una temperatura di colore correlata significativa.