1 de Marzo de 2021
Astronomía

¿De qué color son realmente las estrellas?

Un estudio ha calculado los colores de las estrellas, tal y como las veríamos con nuestros ojos. Y resulta que el Sol no es amarillo (ni blanco), las gigantes rojas no son rojas y las enanas blancas no son blancas.

La pregunta de qué color tienen las estrellas parece simple: debería depender solo de su temperatura superficial. Pero en realidad no es tan sencillo. [Fug4s/iStock]

Vayamos directos al grano: el Sol nunca ha sido amarillo. Su aparente tono amarillento y los hermosos rojos del amanecer o el atardecer se deben a efectos atmosféricos. Aunque no es una buena idea mirar al Sol a simple vista, «a veces puede verse el disco solar a través de una nube no demasiado delgada, en cuyo caso la nube actúa como un filtro gris. Entonces, el Sol no parece amarillento», apunta Dietrich Zawischa, físico de la Universidad de Hannover. «Por lo que se refiere a nuestro sentido de la vista, el Sol es blanco.»

Así que ¿de qué color son las estrellas? «El año pasado leí un artículo que describía una estrella gigante roja, y mencionaba que el astro en realidad no era rojo, sino naranja», relata René Heller, astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, en Gotinga. «Entonces empecé a reflexionar sobre lo que sucede con otras estrellas. ¿Son realmente blancas las enanas blancas?»

Lo que Heller tenía en mente era una pregunta aparentemente sencilla sobre el verdadero color de las estrellas, por ejemplo el del Sol más allá de la atmósfera terrestre. Su curiosidad acabó dando lugar a un proyecto de investigación y, en última instancia, a un artículo que acaba de publicar junto a su estudiante Jan-Vincent Harre, de la Universidad de Gotinga. 

Color y temperatura superficial

Si examinamos la ilustración de una estrella parecida al Sol que aparece en el artículo de Harre y Heller, sigue sin parecer blanca, sino más bien anaranjada. ¿Por qué ocurre eso? La pregunta sobre el color de las estrellas parece sencilla, ya que este debería depender únicamente de la temperatura superficial del astro. Al fin y al cabo, se suele considerar que las estrellas son cuerpos negros casi perfectos.

Colores obtenidos en el nuevo estudio para algunas estrellas de la secuencia principal. La estrella G2 (<em>la cuarta por la izquierda</em>) es parecida al Sol. Estos colores no tienen en cuenta el hecho de que las estrellas más calientes son millones o miles de millones de veces más luminosas que las más frías, algo que también afectaría a nuestra percepción. [<a href="https://doi.org/10.1002/asna.202113868" target="_blank">J.-V. Harre y R. Heller en <em>Astronomische Nachrichten</em>, 2021</a>]

«En general, cuanto más absorbe la luz un cuerpo, más la irradia», señala Zawischa. De ello se deduce que los cuerpos negros son los que más brillan. ¿Y por qué decimos que las estrellas son cuerpos negros? «Eso significa que la radiación que incide sobre una bola de gas de este tipo penetra profundamente en ella y apenas se refleja. O, dicho de otro modo, que la bola de gas es tan enorme que la radiación incidente resulta insignificante frente a la radiación contenida en su volumen», añade Zawischa.

Un cuerpo negro emite luz en todas las longitudes de onda. La forma de su espectro (la distribución que indica la cantidad de luz emitida en cada longitud de onda) viene determinada por la temperatura. Cuanto más caliente es la estrella, más se desplaza el máximo del espectro hacia las longitudes de onda más cortas. 

El Sol debería ser blanco...

El Sol debería parecer blanco porque emite luz en todas las longitudes de onda y su máximo está en el intervalo visible para el ser humano. En cambio, las estrellas más pequeñas son más frías y, por lo tanto, más rojas, ya que su máximo de emisión se encuentra en longitudes de onda más largas. Y las estrellas más grandes de la galaxia deberían verse azuladas porque su temperatura superficial es muchas veces mayor que la del Sol.

Pero eso es una idealización que no describe necesariamente lo que podríamos ver con nuestros ojos. Los espectros reales de las estrellas también poseen líneas de absorción, «huecos» correspondientes a la radiación que absorben los elementos químicos presentes en las atmósferas estelares; por ejemplo, el helio, cuya existencia se infirió precisamente a partir de una línea observada en el espectro de la luz solar.

Heller y Harre decidieron averiguar cuáles son los colores reales de las estrellas, al menos para el ojo humano. Para ello, usaron espectros estelares generados por ordenador a partir de dos modelos, que cubren todos los tipos posibles de estrellas y un intervalo de temperaturas superficiales desde los 2300 hasta los 55.000 kelvin. 

Infinitas longitudes de onda

Para determinar cómo vería el ojo humano esos espectros, los investigadores emplearon las denominadas funciones de correspondencia de color (color-matching functions) para transformar un espectro en un determinado código numérico. Este método se basa en el hecho de que nuestros ojos no son capaces de detectar un espectro con un número infinito de longitudes de onda y describe la percepción del color que un haz de luz con ese espectro provoca en el ojo humano. El código de un color se suele representar con tres valores numéricos, para los tres receptores de color rojo, verde y azul. Los estímulos que resultan en el mismo código son indistinguibles para el ser humano en cuanto al color.

Harre y Heller descubrieron así que, para algunos tipos de estrella, el espectro de cuerpo negro no deja de ser una idealización. «Eso se nota especialmente en las estrellas pequeñas», afirma Heller. En concreto, las enanas «rojas» más frías, con temperaturas superficiales de unos 3000 kelvin, tenderían a parecernos anaranjadas porque sus atmósferas estelares absorben parte de la luz roja emitida, un efecto que no tiene lugar en un cuerpo negro. Y las enanas blancas, el último estadio de las estrellas de baja masa, solo hacen honor a su nombre en sus inicios: con el tiempo se enfrían, de modo que también nos parecerían más bien naranjas tras unos cuantos miles de millones de años.

Colores de tres estrellas calculados de acuerdo con la aproximación del cuerpo negro (izquierda) y a partir de los espectros de absorción (derecha). Al tener en cuenta la absorción, las estrellas más frías se ven más anaranjadas y las más calientes, más azuladas. [<a href="https://doi.org/10.1002/asna.202113868" target="_blank">J.-V. Harre y R. Heller en <em>Astronomische Nachrichten</em>, 2021</a>]

¿Y qué pasa con el Sol? «El Sol es un cuerpo negro razonablemente ideal», dice Heller. «Es casi blanco, pero tiene un mínimo toque naranja. Así que hay un poco más de rojo que de azul y verde.» En efecto, el artículo indica que una estrella de clase espectral G2V (como el Sol) presenta los valores 1,0 para el rojo, 0,931 para el verde y 0,905 para el azul en el espacio de color RVA (o RGB, por sus siglas en inglés). Eso corresponde al código de color hexadecimal #ffede6, que ciertamente no es blanco.

La metalicidad (la abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en la atmósfera de una estrella) también influye en el color con que veríamos un astro. Las primeras estrellas que se formaron en el universo poseen menos elementos pesados que las más jóvenes. «Pero esas diferencias son tan pequeñas que, aunque el ordenador nos diga que en teoría producen un color distinto, es dudoso que pudiéramos detectarlo con nuestros ojos», asegura Heller.

Otro resultado es que no existen las estrellas verdes. «Para que una estrella nos pareciera verde, o simplemente verdosa, tendría que irradiar con mucha más intensidad en las longitudes de onda medias del espectro visible que en las más largas y cortas», explica Zawischa. «Y aunque hayamos demostrado que las estrellas a menudo no se comportan como cuerpos negros ideales, al menos su espectro no tiene la forma de una función escalón», sentencia Heller con una sonrisa. Lo mismo ocurre con el cian, el púrpura y el amarillo. Así que, de una vez por todas, el supuesto color amarillo del Sol ha pasado a la historia.

Franziska Konitzer 

Referencia: «Digital color codes of stars», Jan-Vincent Harre y René Heller en Astronomische Nachrichten, 23 de febrero de 2021.

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