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

A los arcoíris les faltaría la mayor parte del azul y algo de verde para las estrellas rojas. Para una estrella azul, la parte azul del arcoíris sería más intensa.

Para colores más complejos, el arcoíris puede mostrar algunos espacios. 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. Una gigante azul sería grande y deslumbrante, una enana roja débil.

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

... Todo esto supone que todavía llueve. Con pequeñas estrellas rojas, haría demasiado frío para llover. Con grandes estrellas azules, la Tierra se calentaría demasiado. Para ajustar estos efectos, sería necesario modificar la distancia a la estrella. 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 varios otros efectos, otras luces polares, efectos en la ionosfera, la capa de ozono, la erosión atmosférica, más...

Los colores que vemos en el arcoíris tienen que ver con algunas cosas. Primero, es la variabilidad del índice de refracción del agua en función de la longitud de onda. Dado que 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 separan. Esto sucede en una amplia gama de longitudes de onda fuera del rango visible como se ve a continuación (datos de aquí , edité el gráfico porque Excel hizo algo extraño al estirar la escala x)

Puedes ver eso en el rango visible ($\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$, líneas discontinuas rojas), la pendiente del índice no es muy grande en comparación con otras partes del espectro, por lo que para estrellas de diferentes colores, es posible que vea una mayor dispersión en los colores del arco iris, lo que le permite distinguir entre más o menos longitudes de onda de luz dependiendo de en qué parte del espectro se encuentre (si pudiera percibir esta luz, hablaré de esto más adelante).

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

Finalmente, para diferentes estrellas, los colores que verías realmente dependerían de qué luz proviene de las estrellas y dónde caen en esta curva. Nuestro rango visible es fijo, por lo que si nos limitamos a eso, los colores no cambiarán mucho, pero sí el brillo relativo entre ellos. Y a medida que la luz de las estrellas cambia de rango de color, algunos colores aparecerán más brillantes que los del sol. Otros pueden ser demasiado débiles 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 han demostrado Joseph von Fraunhofer y muchas otras personas.

Existe toda una disciplina científica que, poniendo las cosas de manera un tanto simplista, consiste en hacer arcoíris con la luz de las estrellas que no son del Sol y ver cómo se ven. Es espectroscopía óptica estelar. Así que sí, ya existen tales arcoíris, y la gente sabe en qué se diferencian de los creados por la luz del Sol.

Entrar en eso en detalle, por supuesto, y uno aprende que "Sol es una estrella amarilla" y "Hay siete colores". son (groseras) simplificaciones. 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 y qué hora del día es, y cómo Cuánta atmósfera (y, de hecho, qué pureza de agua) uno está mirando. El estudio de los arcoíris es en realidad bastante complejo.

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

Apegándonos a la luz visible en aras de la simplicidad, por lo tanto: Aquí hay un conjunto de "arcoíris" hechos de otras estrellas por el Telescopio de 0,9 m del Observatorio Nacional de Kitt Peak el 30 de mayo de 2000 :

Los códigos del lado derecho son números de catálogo estelar astronómico de las estrellas individuales cuya luz se usó para hacer cada una. Esto debería darle el comienzo de una idea de cómo se verían los arcoíris formados por diferentes estrellas. Pero es algo bastante complejo. Solo mire cómo se ve realmente un arcoíris 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 mucho más de siete colores. ☺

Un proxy sería Moonbows, Lunar rainbows. Los creé cuando era niño simplemente rociando una neblina de agua con una manguera de jardín durante la luna llena. Era mucho más tenue y azul en la noche que en muchas de las fotos profesionales de larga exposición que se pueden 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. Todavía habrá algún tipo de arco, seguro, siempre que puedas 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 la ciudad de fondo! Que se vean brillantes solo debido a la larga exposición necesaria para capturar los colores con claridad). 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 por debajo de un límite determinado. Cualquier estrella con una temperatura superficial más alta que la de nuestro propio Sol tendría una emisión máxima de frecuencia más alta (más azul). 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.

Así que nuestra única preocupación son las estrellas que son más frías. Resulta que no es hasta que alcanzas una temperatura superficial efectiva de alrededor de 2500 K que realmente comienzas 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 3500 K para estrellas muy rojas. Todos los colores del arcoíris serían más tenues que con nuestra estrella, pero aun así deberían ser detectables.

Las diferentes composiciones de las estrellas dan como resultado ciertas líneas negras (ausencia de luz en esa frecuencia) en el arco iris si miras lo suficientemente de cerca. Sin embargo, esto sucede incluso con nuestra propia estrella, y no podemos verla hasta que usamos 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 es asumiendo 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 por haber sido 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 chorros de manguera, cascadas, etc.) sería el mismo. Y tu sombra seguiría apuntando al arcoíris.