¿Seguiremos teniendo arcoíris si el Sol es reemplazado por otra estrella?

El arco iris es una propiedad de la división de la luz debido a la molécula de agua presente en las nubes y está relacionada con la luz emitida por nuestro Sol. Nuestro sol es una estrella amarilla. Ahora, si reemplazamos el sol por una estrella gigante azul o una estrella gigante roja, o cualquier otra estrella de diferente color, ¿todavía tendremos arco iris? En caso afirmativo, ¿seguirá componiendo siete colores? ¿Qué tipo de cambio posible ocurrirá, si hay alguno?

Al arco iris le faltaría la mayoría del azul, y algo de verde para las estrellas rojas. Para una estrella azul, la parte azul del arco iris sería más intensa.

Para colores más complejos, el arco iris puede mostrar algunos huecos. Un arco iris es esencialmente un espectro de esa porción de luz estelar, que es visible para nuestros ojos, y para la cual la atmósfera es transparente.

Las estrellas varían en brillo. Un gigante azul sería grande y deslumbrante, una enana roja débil.

Los colores en el arco iris serían borrosos, por lo tanto, más cercanos al blanco, para estrellas grandes, y más nítidos, más distintos, para estrellas pequeñas, de acuerdo con el tamaño angular de la fuente de luz respectiva.

... Todo esto supone que todavía hay lluvia. Con pequeñas estrellas rojas, haría demasiado frío para llover. Con grandes estrellas azules, la Tierra se calentaría demasiado. Para ajustar estos efectos, la distancia a la estrella necesitaría ser modificada. Y, por supuesto, la duración de un año y la velocidad orbital pueden cambiar. Esto podría causar diferentes mareas, cambios en el vulcanismo, etc.

El intercambio de la estrella también podría causar otros efectos, otras luces polares, efectos sobre la ionosfera, la capa de ozono, la erosión atmosférica, más ...

Los colores que vemos en el arco iris tienen que ver con algunas cosas. Primero, es la variabilidad del índice de refracción del agua en función de la longitud de onda. Como el índice de refracción es diferente en diferentes longitudes de onda, a medida que la luz se propaga a través del agua, los diferentes colores se dividen. Esto sucede en un amplio rango de longitudes de onda fuera del rango visible como se ve a continuación (datos de aquí , edité la trama porque Excel hizo algo extraño estirando la escala x)

$\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$

Segundo, el arco iris que vemos depende de la sensibilidad de nuestros ojos a ciertas longitudes de onda. Hay más colores en el arco iris de los que podemos percibir más allá del rojo y violento (de ahí los nombres infrarrojo y ultravioleta). Dentro del espectro visible, las varillas y los conos en nuestros ojos solo pueden distinguir entre tantas longitudes de onda. Además, el concepto de colores "diferentes" fuera de nuestro rango visible tampoco tiene mucho significado, ya que no sabemos cómo se distinguirían.

Finalmente, para diferentes estrellas, los colores que verías dependerían realmente de la luz que provenga de las estrellas y de dónde caigan en esta curva. Nuestro rango visible es fijo, por lo que si nos limitamos a eso, los colores no cambiarán mucho, pero el brillo relativo entre ellos sí. Y a medida que la luz de las estrellas cambia la gama de colores, algunos colores aparecerán más brillantes que los del sol. Otros pueden desmayarse para percibir. Si tuviéramos un rango más amplio de sensibilidad, sería más colorido de lo que podríamos imaginar en algunos casos.

Solo para completar, aquí hay otro ángulo:

Sí, como lo han demostrado Joseph von Fraunhofer y muchas otras personas.

Hay toda una disciplina científica que, poniendo las cosas de manera algo simplista, implica hacer un arco iris fuera de la luz estelar de las estrellas que no son Sol y ver cómo se ven. Es la espectroscopía estelar óptica. Entonces, sí, ya hay tales arcoíris, y las personas saben cómo difieren de los creados por la luz del Sol.

Entra en detalles, por supuesto, y uno aprende que "Sol es una estrella amarilla" y "Hay siete colores". son simplificaciones (brutas). Ya ha visto en otras respuestas aquí que hay una gran cantidad de complejidades, incluido el efecto de la estrella local sobre el clima y la existencia de lluvia de agua líquida, preguntas sobre qué atmósfera tiene uno, qué hora del día es y cómo mucha atmósfera (y de hecho qué pureza de agua) se está mirando. El estudio de los arcoiris es en realidad bastante complejo.

Dado eso, es bastante difícil responder a esas preguntas, porque Sol no es realmente amarillo, que en gran medida es un artefacto de mirar una estrella que emite todos los colores a través de una determinada atmósfera de cierta manera; y solo hay "siete colores" si (a) uno adopta ciertos prejuicios culturales y lingüísticos y (b) ignora el resto del espectro electromagnético, que los astrónomos definitivamente no (la espectroscopía estelar de radio y rayos X también son disciplinas científicas )

Pegándose a la luz visible por simplicidad, por lo tanto: Aquí hay un conjunto de "arcoíris" hechos de otras estrellas por el Telescopio de 0.9 m del Observatorio Nacional Kitt Peak el 30 de mayo de 2000 :

Los códigos del lado derecho son números astronómicos astronómicos del catálogo de las estrellas individuales cuya luz se usó para hacer cada una. Esto debería darte el comienzo de una idea de cómo se verían los arcoíris hechos por diferentes estrellas. Pero es algo bastante complejo. Solo mira cómo se ve realmente un arco iris solar . Así es como se ve un arco iris solar cuando se ve con gran detalle ( por el Observatorio Solar McMath-Pierce el 30 de agosto de 2000 ):

No es amarillo, y hay muchos más de siete colores. ☺

Un proxy sería Moonbows, Lunar rainbows. Los creé de niño simplemente rociando una neblina de agua de una manguera de jardín durante la luna llena. Era mucho más débil y más azul en la noche que en muchas de las fotos profesionales de larga exposición que uno puede encontrar .

La Luna refleja solo partes del espectro del Sol y genera un tipo diferente de arco iris. Apuesto a que esto también es cierto para diferentes estrellas. Seguramente seguirá habiendo algún tipo de arco, siempre que pueda ver la estrella o lo que sea que refleje su luz lo suficientemente brillante.

Se dice que la imagen de abajo es natural como se ve a través del rocío de agua de las Cataratas Victoria. (¡Espero que no sea causado por las luces de fondo de la ciudad! Que se vean brillantes solo por la larga exposición necesaria para capturar los colores claramente). Algunos arcos lunares y arcos estelares pueden ser causados ​​por cristales de hielo atmosféricos o tormentas de polvo.

Para la mayoría de las estrellas (probablemente todas las estrellas), la respuesta es sí. Las estrellas son emisores de cuerpo negro, lo que significa que la luz que emiten se basa en la temperatura de su superficie. Un emisor de cuerpo negro emite todas las frecuencias de luz más bajas que un cierto límite. Cualquier estrella con una temperatura superficial más alta que nuestro propio Sol tendría una emisión de pico de frecuencia (más azul) más alta. Sin embargo, también emiten más luz en cada frecuencia por debajo de la que emitiría una estrella más fría. Entonces, las estrellas más calientes emitirán más luz roja, más luz azul, más luz verde, más luz infrarroja, más luz de radio, etc.

Entonces, nuestra única preocupación son las estrellas más frías. Resulta que no es hasta que alcanza una temperatura de superficie efectiva de alrededor de 2500K que realmente comienza a tener una gran caída en la parte azul y verde del espectro. No hay ninguna estrella que yo sepa que sea tan genial. El extremo inferior del espectro de temperatura tiende a estar alrededor de 3500K para estrellas muy rojas. Todos los colores del arco iris serían más tenues que con nuestra estrella, pero aún deberían ser detectables.

Las diferentes composiciones de estrellas dan como resultado ciertas líneas negras (ausencia de luz a esa frecuencia) en el arco iris si se mira lo suficientemente de cerca. Sin embargo, esto sucede incluso con nuestra propia estrella, y no podemos verla hasta que usemos un espectrómetro: las líneas simplemente no son lo suficientemente anchas y el arco iris está demasiado comprimido para que lo notemos a simple vista.

Por supuesto, todo esto supone que podría mantener constante todo lo demás en la Tierra y cambiar las estrellas como lo haría con una bombilla. El factor más importante en la creación de arcoíris es la composición de la atmósfera, el tamaño de las gotas de lluvia y la capacidad de crear lluvia. Todo esto comenzaría a cambiar una vez que nuestra estrella sea reemplazada. A veces muy rápidamente, como en el caso de una estrella de clase O (o una estrella que se convierte en supernova al ser sacudida demasiado fuerte durante el transporte a nuestro sistema solar).

Sí, por supuesto. El paso de la luz a través de las gotas de lluvia (o rociado de manguera, cascadas, etc.) sería el mismo. Y tu sombra aún apuntaría al arco iris.