Proč na nebi nevidíme žádné zelené hvězdy?

  Při podrobnějším pohledu na nebe rozeznáte mezi hvězdami červenější nebo naopak modřejší exempláře. Některé jsou bílé nebo nažloutlé. Jedna barva duhy ale chybí – zelená. Proč? (délka blogu 5 min.)

Většina hvězd, které vidíme na nebi, má bílou barvu. Při podrobném průzkumu noční oblohy ale objevíte hned několik hvězd, které jsou spíše načervenalé nebo namodralé. Teleskopy nám přiblíží daleko větší množství hvězd, než jaké můžeme kdy spatřit pouhým okem, přesto ale ani pak nenajdete zeleně zářící hvězdy. Je to náhoda? Vysvětlení je vlastně úplně jednoduché. 

Na vině je, jak jinak, fyzika

Základní vlastností hvězd je jejich schopnost vyzařovat světlo. Není ale jen výsadou hvězd. Tato vlastnost je společná všem objektům, které jsou teplejší než nula Kelvin. Odlišný je jen druh „světla“ (tedy elektromagnetického záření), které různě horké objekty vyzařují. Jejich emise se liší jak množstvím, tak vlnovou délkou.

Fyzikálně se situace označuje jako vyzařování tzv. absolutně černého tělesa. Černým se nazývá proto, že takové pomyslné těleso pohlcuje veškeré záření, které na něj dopadá. Pokud tedy něco vyzařuje, jedná se jen o záření, které pochází z něho samého a nejedná se například o světlo, pocházející z jeho okolí – světlo, které by se odráželo od jeho povrchu.

Záření, které pozorujeme u absolutně černého tělesa, je závislé na jeho vlastní teplotě. Přitom se nejedná o nějakou specifickou vlnovou délku – absolutně černé těleso vyzařuje v širokém pásmu spektra, v závislosti na teplotě je ale jedna vlnová délka intenzivnější než ostatní.

 To je pro naši otázku, proč neexistují zelené hvězdy, velice důležité. 

Načervenalé hvězdy

Na horním obrázku vidíte polohu maxima záření při různých teplotách.

Chladnější hvězdy, které mají například povrchovou teplotu kolem 3000 Kelvin (viz červená křivka), vyzařují maximum záření v infračervené oblasti. To je záření, které svýma očima vnímat neumíme, registrujeme jej ale například kůží jako „teplo“. Taková hvězda vyzařuje určité množství záření také ve viditelné části elektromagnetického spektra. Je ho ale méně než infračervené složky. Největší množství jejího viditelného záření pak připadá na červené světlo, zatímco modrého je minimum.

Při dopadu do našeho oka se všechny složky viditelného světla skládají. Výsledný dojem závisí na tom, která vlnová délka má převahu. U chladnějších hvězd je výsledným dojmem načervenalé světlo.

Modré hvězdy

Podobná situace nastává u namodralých hvězd. Jediný rozdíl spočívá v tom, že se maximum, které tyto hvězdy vyzařují, nachází na opačné straně viditelného spektra, v ultrafialové oblasti. Ta sousedí s modrou částí spektra. Většina viditelného světla, které registrujeme v záření těchto hvězd, má tedy modrou barvu. Načervenalého světla vyzařují minimum.

Složením všech vlnových délek, které dopadají do našeho oka pak vznikne dojem namodralého světla.

Proč tedy neexistují zelené hvězdy?

Uprostřed viditelné části elektromagnetického spektra leží zelená barva. Nebylo by tedy logické, aby měly hvězdy, které vykazují maximum v této oblasti, právě zelenou barvu?

Vysvětlení nabízí už dříve zmíněná fata: 1) světlo, které vnímáme očima, se skládá ze všech dopadajících vlnových délek. 2) naše oči vnímají světlo, které se skládá ze stejnoměrného množství všech viditelných vlnových délek, jako bílé.

Právě taková situace zde nastává. Těleso vyzařuje různé vlnové délky. Jejich maximum se nachází v zelené oblasti spektra. Zákony fyziky ho přitom nutí vyzařovat také větší množství sousedních vlnových délek (světla modré a červené barvy). Naopak čím vzdálenější vlnová délka, tím menší je její podíl ve spektru. Vzdálené jsou v tomto případě ultrafialové a infračervené paprsky, které svýma očima vnímat neumíme, takže si menší intenzity v IR a UV oblasti nevšimneme.

 Jako příklad může posloužit sluneční světlo. Na následujícím obrázku je vidět intenzita různých vyzařovaných vlnových délek. Maximum se nachází uprostřed viditelné části spektra. Na obrázku je dobře vidět, že zdroj vyzařuje také poměrně hodně modrého a červeného světla, obě vlnové délky se totiž nachází v bezprostřední blízkosti maxima.

Světlo „zelených“ hvězd, tedy hvězd, které vyzařují maximum paprsků v zelené části spektra, se skládá také z většího množstí záření s červenou a modrou barvou. Složením těchto tří složek vzniká bílá barva.

Zelené hvězdy na našem nebi neexistují proto, že jejich světlo vnímáme jako bílé.