Il sole non è giallo, ma allora di che colore sono le stelle?

Andiamo subito al punto: il Sole non è mai stato giallo. La sua apparente tonalità giallastra e gli splendidi rossi all’alba o al tramonto sono dovuti agli effetti atmosferici. Sebbene non sia una buona idea guardare il Sole ad occhio nudo, “a volte il disco solare può essere visto attraverso una nuvola non troppo sottile, che funge da filtro grigio. Quindi il sole non sembra giallastro”, dice Dietrich Zawischa, un fisico dell’Università di Hannover. “Per quanto riguarda il nostro senso della vista, il Sole è bianco”.

Quindi, di che colore sono le stelle? “L’anno scorso ho letto un articolo che descriveva una stella gigante rossa e menzionava che la stella non era effettivamente rossa, ma arancione”, dice René Heller, astrofisico presso l’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare a Gottinga. “Poi ho iniziato a riflettere sulle altre stelle. Le nane bianche sono davvero bianche?”.

La sua curiosità ha portato a un progetto di ricerca e ad un articolo che ha pubblicato con il suo studente Jan-Vincent Harre dell’Università di Göttingen. 

Colore e temperatura superficiale

Se esaminiamo l’immagine di una stella simile al sole nell’articolo di Harre e Heller, notiamo che questa non appare ancora bianca, ma arancione. Il colore delle stelle dovrebbe dipendere solo dalla temperatura superficiale della stella. Dopotutto, le stelle sono spesso considerate come corpi neri quasi perfetti.

“In generale, più un corpo assorbe la luce, più si irradia”, afferma Zawischa. Ne consegue che i corpi neri sono i più luminosi. Quindi, perché diciamo che le stelle sono corpi neri? “Ciò significa che la radiazione che colpisce una sfera di gas di questo tipo penetra in profondità al suo interno e viene appena riflessa. O, in altre parole, che la sfera di gas è così grande che la radiazione incidente è trascurabile rispetto alla radiazione contenuta nel suo volume”, aggiunge Zawischa.

Un corpo nero emette luce a tutte le lunghezze d’onda. La forma del suo spettro è determinata dalla temperatura. Più calda è la stella, più il massimo dello spettro si sposta verso le lunghezze d’onda più corte. 

Il sole dovrebbe essere bianco

Il Sole dovrebbe apparire bianco perché emette luce a tutte le lunghezze d’onda e il suo massimo è nell’intervallo visibile all’uomo. Al contrario, le stelle più piccole sono più fredde e quindi più rosse, poiché la loro massima emissione è a lunghezze d’onda maggiori. E le stelle più grandi della galassia dovrebbero apparire bluastre perché la loro temperatura superficiale è molte volte quella del Sole.

Ma questa è un’idealizzazione che non descrive necessariamente ciò che potremmo vedere con i nostri occhi. Gli spettri reali delle stelle hanno anche linee di assorbimento, “buchi” corrispondenti alla radiazione assorbita dagli elementi chimici presenti nelle atmosfere stellari.

Heller e Harre hanno deciso di scoprire quali sono i veri colori delle stelle, almeno per l’occhio umano. Per fare ciò, hanno utilizzato spettri stellari generati dal computer da due modelli, coprendo tutti i possibili tipi di stelle e una gamma di temperature superficiali da 2300 a 55.000 kelvin. 

Lunghezze d’onda infinite

Per determinare come l’occhio umano vedrebbe questi spettri, i ricercatori hanno utilizzato le cosiddette funzioni di corrispondenza dei colori per trasformare uno spettro in un determinato codice numerico. Questo metodo si basa sul fatto che i nostri occhi non sono in grado di rilevare uno spettro con un numero infinito di lunghezze d’onda e descrive la percezione del colore che un raggio di luce con quello spettro provoca nell’occhio umano.

Il codice di un colore è solitamente rappresentato da tre valori numerici, per i tre recettori del colore rosso, verde e blu. Gli stimoli che risultano nello stesso codice sono indistinguibili per gli esseri umani in termini di colore.

Harre e Heller hanno così scoperto che, per alcuni tipi di stelle, lo spettro del corpo nero è ancora un’idealizzazione. “Questo è particolarmente evidente nelle piccole stelle”, afferma Heller. In particolare, le nane “rosse” più fredde, con temperature superficiali di circa 3000 kelvin, tenderebbero ad apparirci arancioni perché le loro atmosfere stellari assorbono parte della luce rossa emessa, un effetto che non si verifica in un corpo nero. E le nane bianche, l’ultimo stadio delle stelle di piccola massa, sono all’altezza del loro nome solo all’inizio: nel tempo si raffreddano, in modo che anche loro ci sembrino piuttosto arancioni dopo pochi miliardi di anni.

E il sole? “Il Sole è un corpo nero ragionevolmente ideale”, afferma Heller. “È quasi bianco, ma ha un leggero tocco di arancione. Quindi c’è un po’ più di rosso che blu e verde.” L’articolo indica infatti che una stella di classe spettrale G2V (come il Sole) presenta i valori 1.0 per il rosso, 0.931 per il verde e 0.905 per il blu nello spazio colore RGB. Ciò corrisponde al codice colore hex #ffede6, che certamente non è bianco.

La metallicità (l’abbondanza di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio nell’atmosfera di una stella) influenza anche il colore con cui vediamo una stella. Le prime stelle che si sono formate nell’universo hanno meno elementi pesanti rispetto a quelle più giovani. “Ma queste differenze sono così piccole che anche se il computer ci dice che in teoria producono un colore diverso, è dubbio che potremmo rilevarlo con i nostri occhi”, dice Heller.