初めて確認された緑色の星はWD J1330+6435、ナトリウムが白色矮星を緑に染める

人間の目に緑色に見える恒星がついに見つかった。しかもそれは、すでに燃え尽きた「死んだ星」だった。英国ウォーリック大学の天文学者たちは、核燃料を使い果たした恒星の芯数十個について本当の色を割り出し、近くから見れば淡いシャルトルーズグリーン(黄緑色)に輝くはずの一つを発見した。生きている星か死んだ星かを問わず、緑色であることが信頼できる形で示された恒星は、これまで一つもなかった。

同じ分析からは、サーモンピンク、紫、黄色、シアンに見えるはずの恒星の残骸も見つかった。いずれも普通の恒星には決して現れない色だ。星の色は赤、オレンジ、白、青だと習ってきた人にとって、パレットは一気に広がったことになる。もっとも、それを肉眼で目にできる人は誰もいないのだが。

この星の名はWD J1330+6435。北天にある白色矮星だ。白色矮星は、太陽のような恒星が核燃料を使い果たした後に残る天体で、最初に見つかった例が高温で白や淡い青に輝いていたことからその名がついた。この星の温度は約4240ケルビンで、大気にはナトリウム、カルシウム、リチウムの痕跡が含まれている。これらは、かつての惑星系の岩石質の残骸から取り込んだものだ。

「この白色矮星の大気に含まれる微量のナトリウムがスペクトルのオレンジ色の部分を吸収し、幽霊のような緑色の輝きが残るのです」と、研究を主導したウォーリック大学のWarwick Prize Fellow(研究フェロー)、Mark Hollandsは話す。「惑星の上に立って、緑色の星を見上げるところを想像してみてください。まるでSFの世界のようです」

望遠鏡では見えない色をコンピューターで再現

恒星の色は、望遠鏡の画像では決められない。白色矮星は暗すぎて肉眼では見えず、たとえ接眼レンズをのぞいても、暗がりでは人間の目は色を見分ける力の大半を失う。さらにサーベイ観測の画像は、各フィルターを赤・緑・青のチャンネルに割り当てた疑似カラーで表示されている。

そこで研究チームは画像を使わず、星の光を波長ごとに分けて測定したスペクトルから出発した。Sloan Digital Sky Survey(スローン・デジタル・スカイサーベイ)とMontreal White Dwarf Database(モントリオール白色矮星データベース)の観測スペクトルに加え、キール大学のDetlev Koesterによるコードで計算したモデル大気を使用。それぞれを、人間の目が光にどう反応するかを数学的に記述した標準である国際照明委員会(CIE)の1931年等色関数にかけ、一般的なディスプレイが使うsRGB色空間に変換した。

こうして得られるのは、星を円盤として見分けられるほど近づいた人が知覚する色だ。チームはその円盤の画像も描き出し、星の縁に向かって光が暗くなり色が変わる「周縁減光」も再現した。WD J1330+6435の場合、中心部は鮮やかな淡い緑色になり、いちばん外側の縁はかすかにオレンジ色を帯びる。

死んだ星はなぜ緑色に輝けるのか

普通の恒星は理想的な発光体にかなり近い振る舞いをするため、色は温度で決まる。熱した鉄の棒が赤からオレンジ、そして白へと変わるのと同じ理屈だ。「白色矮星の大半を含め、ほとんどの恒星は『完全放射体』のように振る舞うので、色はほぼ温度だけで決まります。しかし、白色矮星にほかにどんな可能性があるのか、本格的に調べた人はいませんでした」とHollandsは言う。

白色矮星を特別な存在にしているのは圧力だ。最も低温の白色矮星では、大気の密度が1立方センチメートルあたり約1グラムに達する。ほぼ水と同じ密度で、太陽の目に見える表面より数百万倍も高い。これほどの密度で押しつぶされると、ナトリウムやカルシウム、炭素の原子は、ほかのどんな環境よりもはるかに幅広い波長帯で光を吸収する。

WD J1330+6435では、幅の広いナトリウムの吸収がスペクトルのオレンジ色の部分をのみ込み、カルシウムが紫側の端を吸収する。残った光は、緑色にあたる約500ナノメートル付近でピークを迎える。この星の色を決めているのは温度ではなく、取り込んだ残骸なのだ。

ピンク、紫、シアンに見える星も

パレットの残りの色は、異なる化学組成から生まれる。中心核から炭素が掘り起こされた白色矮星では、目が最も敏感な波長域をちょうど吸収する分子ができ、ピンクや紫に見える。そのひとつ、約48光年先にあるWD J1011+2845は、光のほぼすべてを600ナノメートルより長い波長で放っている。深いサーモンピンクの色合いを持ち、これまで記録された中で最も赤い恒星かもしれない。

水素とヘリウムが混ざった低温の白色矮星は、逆の方向に向かう。極端な圧力の下では、ヘリウム原子と衝突する水素分子が赤外線を非常に強く吸収するため、残った光が青に偏り、低温にもかかわらずシアンがかった色になる。ナトリウムに富む別の星WD J2356-2054は青すぎて、標準的な色の尺度にはどの温度も当てはまらない。チームはこれを、緑の星をより金属に富ませた版だと呼んでいる。さらにWD J0851+1543とWD J1351+2645の2つは、はるかにかすかに緑がかっている。

平均的な白色矮星は、やはり白かった

こうした変わり種がどれほどありふれているかを確かめるため、チームは太陽から20パーセク(約65光年)以内にある既知の白色矮星すべて、約150個を調べた。珍しい色を示したのは5個で、黄色が2個、ピンクが3個。銀河全体で見ると、白色矮星のおよそ30個に1個が白以外の色をしていることになる。

典型的な白色矮星は、ごく普通の白だ。近傍サンプルの色温度の中央値は約6800ケルビンで、約6000ケルビンの家庭用クールホワイト電球に近い。これは、白色矮星は青いというよくあるイメージを正すものでもある。高温で青い白色矮星は明るく、遠くからでも見えるため、明るさで制限されたサーベイ観測では数が多く写り込んでしまうのだ。

「30個に1個というと、それほど大きな割合には聞こえないかもしれません。しかし宇宙の白色矮星全体で考えれば、奇妙な色の星はやはり相当な数にのぼります」と、ウォーリック大学物理学科のBoris Gänsicke教授は語る。「それでも、白色矮星の代表的な集団について中央値をとると、平均的な白色矮星は本当に白いことがわかりました」

色の計算でまだ決着しないこと

緑色という結論は、ノイズの多いスペクトルに基づいている。著者らは、WD J1330+6435の実際の色が計算結果とわずかに異なる可能性があることを認めている。それでも自信を持てるのは、以前の研究でナトリウムを別の方法で扱って作られた、同じ星の古いモデルでも緑色になったからだ。

また、これらの色は観測されたものではなく、計算されたものだ。物理の再現が難しい恒星、特に炭素に富む星のモデル大気と、すべての人の目を表しきれない人間の視覚の標準モデルに依存している。炭素に富むサンプルと金属に富むサンプルは極端な例を示すために選ばれたため、それぞれの色がどれほど一般的かを語れるのは20パーセク以内の調査だけで、そこに含まれる奇妙な色の星はわずか5個にすぎない。しかも、実際に目で見て結果を確かめることは誰にもできない。

緑色の星についてよくある質問

緑色の星って存在するの？

これまで、緑色に見えることが信頼できる形で示された恒星はなかった。ウォーリック大学の分析によれば、高密度の大気にナトリウムとカルシウムを含む白色矮星WD J1330+6435が、知られている最初の例だ。

普通の星が緑色に見えないのはなぜ？

普通の恒星は幅広い波長の光を放ち、そのピークは温度によって決まる。光のピークが緑にある星でも、赤や青の光を十分に出しているため、混ざり合って目には白く見える。緑色が残るのは、ほかの色を削り取るほどの強い吸収がある場合だけだ。

緑色の星は望遠鏡で見える？

見えない。WD J1330+6435をはじめとする白色矮星は暗すぎて肉眼では見えず、望遠鏡を通しても、暗い光の中では目が色を見分ける力を失ってしまう。緑色というのは、近くにいる観測者に見えるはずの色を計算したものだ。

白色矮星はほとんど何色？

白だ。太陽から約65光年以内にあるすべての白色矮星で見ると、色温度の中央値は約6800ケルビンで、人間の目には白く見える。ピンクや黄色など珍しい色を示すのは、およそ30個に1個だ。

研究の次のステップ

論文はHollands、Gänsicke、ウォーリック大学のPier-Emmanuel Tremblay、Koesterによるもので、10月13日のプレプリント公開を経て、2026年10月15日にRAS Techniques and Instrumentsにオープンアクセスでオンライン掲載された。ウォーリック大学は10月19日に発表し、その2日後にはNatureがリサーチハイライトとして取り上げた。さらに10月22日には、NASAの「今日の天文写真」(APOD)が緑の星の想像図を紹介した。チームは要望に応じてスペクトルモデルを他の研究者に提供し、描き出した円盤画像を科学普及活動に役立ててほしいとしている。

著者らは、低温で金属に富む白色矮星のサンプルが増えれば、緑のWD J1330+6435から青のWD J2356-2054までの間が連続的な色で埋まると見込んでいる。

参考文献：Hollands et al., “Any colour you like: the diverse chromaticities of white dwarfs,” RAS Techniques and Instruments, 2026. DOI: 10.1093/rasti/rzag069

タグ: 天文学, 白色矮星, University of Warwick, Mark Hollands, WD J1330+6435, 星の色