¿De qué color son las estrellas?

¿De qué color son las estrellas?

¿De qué color son las estrellas? Si nos fijamos en la estrella más cercana, el Sol, parece mostrarse en un tono amarillento; aunque en ocasiones puede maquillarse de una gran variedad de tonos que van desde el naranja hasta el rojo más intenso.

Y si somos pacientes observadores incluso podremos ver nuestro Sol ¡de color verde!

¿Quiere decir esto que el Sol cambia de color? En absoluto, estas variaciones de color se deben a la interacción de la luz con una finísima capa de gases que rodea nuestro planeta.

Tan fina es nuestra atmósfera que si la Tierra tuviese el tamaño de una pelota de baloncesto, la atmósfera tendría el espesor de una hoja de papel.

El color del sol y el filtro atmosférico

La variación de colores, que podemos observar a lo largo del día, en nuestro Sol se debe al esparcimiento que provoca nuestra atmósfera de la luz solar.

Este esparcimiento (scattering en inglés) es el que hace que el cielo sea azul, los amaneceres y atardeceres adquieran ese tono anaranjado (a los amantes de la fotografía les sonarán los términos hora dorada u hora azul) y que el disco solar cambie de color a medida que varía su altura con respecto al horizonte. Pasando de un tono rojizo cuando amanece/anochece a un tono más “blanco” en su culminación al mediodía.

Y por supuesto es el responsable de que, en condiciones concretas, el sol se muestre de color verde esmeralda durante unos brevísimos instantes antes de ocultarse por el horizonte. Lo que conocemos como el rayo verde. Aunque este fenómeno no es exclusivo del Sol, como atestiguan estas dos imágenes tomadas por Leonor Ana de AstroHita.

El color de las estrellas
Rayo Verde sobre Venus. Autora: Leonor Ana.
el color de las estrellas
Secuencia Rayo Verde sobre Venus. Autora: Leonor Ana

Dedicaremos otro artículo al maravilloso fenómeno del esparcimiento pero, en resumen, los colores que vemos en nuestra estrella están condicionados por la atmósfera.

El color de las estrellas

¿De qué color son las estrellas?
Las 25 estrellas más brillantes. Autor: Tragoolchitr Jittasaiyapan

Cualquiera de nosotros que se haya parado a observar el cielo estrellado se habrá percatado de la gama de colores que presentan las estrellas.

Desde el índigo al agua marina, del amarillo cadmio al Nápoles o del naranja tagete al rojo rubí. Una miríada de colores producidos por la temperatura de los fotones emitidos desde la fotosfera estelar y limitados a la capacidad de percepción de nuestros ojos.

Y antes de responder a la pregunta de ¿Cuáles son los colores de las estrellas? Necesitamos explicaros cómo percibimos los colores.

El color de las estrellas ante nuestros ojos

La naturaleza nos ha dotado de ojos, unos sensores extraordinarios, sensibles a una pequeñísima parte del espectro electromagnético, en concreto a las longitudes de onda que oscilan desde los 380nm a los 750nm aproximadamente, lo que conocemos como espectro visible. Estas longitudes de onda las podemos ver como colores puros, colores como el rosa no aparecen en el espectro porque son la suma de varias longitudes de onda y por lo tanto no son colores puros.

Estos foto-receptores no son otra cosa que una prolongación de nuestra unidad de procesamiento central, nuestro cerebro. Un órgano extraordinariamente complejo, capaz de realizar cálculos de manera instantánea, capaz de almacenar recuerdos, de emocionarnos, de imaginar, de soñar…

Los ojos poseen en su retina dos tipos de células encargadas de transformar la información que recibimos en forma de luz a datos manejables por nuestro cerebro. Estas células son los conos y los bastones. Los segundos son incapaces de distinguir distintas longitudes de onda, es decir, sólo captan intensidad de luz independientemente del color de esta, o lo que es lo mismo, ven en blanco y negro pero son mucho más sensibles a la luz que los primeros .

En cambio, los conos, si son capaces de darnos información de color puesto que existen tres tipos de conos los L, M y S (Large, Medium y Short) denominados así dependiendo de cuan sensibles son a las longitudes de onda largas (rojos), medias (verdes) y cortas (azules).

En término medio, el ojo del ser humano posee una gran mayoría de conos L, un tercio de conos M y un 2% de conos S. ¿Y esto en qué se traduce? Nuestros ojos son más sensibles a los colores que van desde el rojo más oscuro hasta el verde azulado pasando por colores intermedios.

Por lo que los colores que vemos son los colores que vemos pero ¿son los colores que son en realidad? Y por si esto fuera poco, nuestro cerebro interpreta la información que recibe, es decir, va por libre.

Entonces ¿Cómo podemos determinar el color de una estrella de manera fehaciente sin fiarnos de nuestro sentido de la vista?

El cuerpo negro

Todos los cuerpos emiten cierta cantidad de radiación electromagnética por el simple hecho de estar por encima del 0 absoluto (0K = -273,15ºC). Nosotros, los seres humanos, radiamos energía entorno a los 12 micrómetros, lo que nos sitúa en una parte espectro correspondiente al infrarrojo térmico.

Un ejemplo muy visual, tomemos una barra de hierro y una fuente de energía como puede ser un soplete de acetileno que utilizaremos para elevar progresivamente dicha barra.

Al principio se torna de color rojo intenso (unos 500ºC) se torna naranja aproximadamente a los 800ºC, amarilla a los 1000ºC y prácticamente blanco a los 1200º. Si alejamos la fuente de calor de nuestra barra de hierro y acercamos la mano sentimos el calor remanente, es decir la radiación que sigue emitiendo. A medida que desciende la temperatura de la barra desciende la cantidad de energía radiada.

Gustav Robert Kirchhoff. Fuente: Smithsonian Libraries

Gustav Kirchhoff enunció el modelo ideal que conocemos como cuerpo negro, un objeto matemático que absorbe toda la radiación que recibe sin reflejar nada. Esta absorción eleva la temperatura del cuerpo negro haciendo que éste emita cierta cantidad de radiación electromagnética. Este modelo ideal respondía muy bien para ciertas temperaturas y longitudes de onda, pero para otras no acababa de funcionar, Max Planck dio con la clave, pero esto es otra historia.

Lo que si diré, y que es a donde quería llegar, es que Planck demostró que la temperatura a la que está el cuerpo negro se relaciona directamente con la longitud de onda a la que se produce el máximo de radiación de dicho cuerpo. En síntesis, relacionó temperatura y color.

Las estrellas se comportan casi como los cuerpos negros y por lo tanto, podemos relacionar directamente el color de una estrella con la temperatura en su fotosfera (la parte que vemos).

La llave del agua está mal

Si un físico que viva acorde a las leyes que rigen su especialidad nos invita a comer a su casa, lo educado, además de ir acompañados de una buena botella de vino o, como es nuestro caso, de una buena caja de cervezas, es lavarnos las manos antes de comer.

Y dado el caso deberíamos saber que girar el grifo del agua hacia el color rojo nos proveerá de agua fría y hacia el color azul agua caliente. ¿Pero qué locura es esta?

Como ya hemos comentado, a medida que nuestra barra de hierro adquiere temperatura ésta va cambiando su color y, aunque un hierro al rojo vivo esté muy caliente, está menos caliente que una barra al blanco vivo.

La relación entre temperatura y color de las estrellas

En el Sistema Internacional se utiliza como unidad básica para la temperatura el kelvin. El cero absoluto, es decir 0K, se sitúa en los -273,15ºC. O dicho de otra manera, 0ºC son 273,15K.

En base a esta unidad os presentamos la siguiente tabla, donde la primera columna es temperatura, la segunda los valores RGB del color que representa y la tercera colores web.

Temperatura Kelvin
Valores R G B
Color
1900
255, 147, 41
 
2600
255, 197, 143
 
2850
255, 214, 170
 
3200
255, 241, 224
 
5200
255, 250, 244
 
5400
255, 255, 251
 
6000
255, 255, 255
 
7000
201, 226, 255
 
20000
64, 156, 255
 

Entonces ¿De qué color son las estrellas?

Anni Jump Cannon, Librería del Congreso, 1922.

A partir de las temperaturas superficiales de las estrellas se establece el sistema de clasificación estelar Morgan-Keenan. Dicho sistema bebe del sistema de Harvard, creado por Annie Jump Cannon, de la cual hablaremos en profundidad, y agrupa las estrellas según sus características espectrales en letras individuales y subdivisiones numéricas.

De más calientes a más frías tenemos las estrellas de tipo O, B, A, F, G, K, M (y un truco para recordar la clasificación: Only Bad Astronomers Forget Generally Known Mnemonics).

Para cada tipo espectral existen 10 subdivisiones, que van desde 0 hasta el 9. Por ejemplo una estrella G0 es más caliente que una G9 pero más fría que una F9.

Además, las estrellas pueden ser más o menos brillantes, por lo que al sistema de Cannon se agregó un sufijo numeral romano. Este numeral va desde el I al V, aunque posteriormente se han quedado cortos y se han agregado 5 más, siendo la secuencia completa: 0 ó Ia+, Ia, Iab, Ib, II, III, IV, V, VI y VII

Astronomische Nachrichten, Volume: 342, Núm: 3, Págs: 578-587, Primera publicación: 23 Febrero 2021, DOI: (10.1002/asna.202113868)

Diagrama HR

Si creamos una tabla con todos los tipos espectrales de estrellas que existen (todos los colores) y las luminosidades que pueden tener, nos sale el famoso diagrama de Hertzsprung-Russel o diagrama H-R.

Diagrama HR. Autor: Richard Powell

En este diagrama tenemos en el eje vertical (ordenadas) la luminosidad, siendo creciente de abajo hacia arriba y, en el eje de las abscisas (horizontal) la clase espectral o temperatura, estando la temperatura más fría a la izquierda y la más caliente a la derecha del diagrama.

¿Hay estrellas verdes?

Si habéis estado atentos os habréis fijado que no hay estrellas verdes ¿A qué se debe?

Antes un gráfico

En este gráfico tenemos en el eje de las abscisas longitud de onda (colores) en el eje de las ordenadas tenemos cantidad de radiación. El arco iris está representando el espectro visible, es decir, lo que nuestros ojos pueden ver. Las tres líneas de colores roja, verde y azul representan un cuerpo negro a distintas temperaturas.

Como podéis ver, la línea roja corresponde con un cuerpo negro a 3000K. El pico de radiación se encuentra entorno al micrómetro, lo que se corresponde con el infrarrojo.

Por su parte la línea verde representa un cuerpo a 4000K y su pico de energía está en el rojo y veríamos ese cuerpo de un tono mayormente rojizo.

Y por último la línea azul, a 5000K, tiene su pico en el amarillo y este sería el color que presentaría dicho cuerpo.

Es fácil pensar que si aumentamos un poco más la temperatura el cuerpo negro tendría su pico en el color verde y por lo tanto veríamos verde dicho cuerpo. ¿Cierto? Pues no.

En los tres casos los cuerpos emiten radiación en menor cantidad en otras longitudes de onda, esto traducido quiere decir que nosotros vemos la suma de todas esas longitudes de onda.

El verde cae justo entre el azul y el rojo, por lo que un cuerpo que emita mayormente en el verde tendrá también emisión en el rojo y en el azul y la suma de todo eso, en nuestro cerebro se traduce en color blanco.

El verde está ahí, pero nuestra naturaleza humana nos impide ver dicho color.

Bibliografía

Gaia Data Release 2: Observational Hertzsprung-Russell diagrams. Astronomy & Astrophysics manuscript no. DR2HRD August 14, 2018 Enlace
Digital color codes of stars. Jan-Vincent Harre y René Heller. Enlace

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Sobre esta publicación

Edita: El Nocturnario®

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  • Sarai de la Hoz
  • Mario López

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