我們時常沉醉於大自然各種絢麗的色彩，藍天白雲、紅霞赤日、七色彩虹……其實，天空中最大的調色盤，是浩瀚無垠的宇宙。它可以調出萬千色彩，塗抹在各色星辰上，點撒在每處角落中。同時，宇宙也是最深邃的老師，它用這些顏色訴說著天體萬物演化的故事。那麼，宇宙中的恆星、亞恆星（質量小於恆星的天體）、星雲等天體的顏色是如何產生的呢？不同顏色的天體背後又有著哪些物理知識呢？
宇宙中顛倒規則的冷暖色系
恆星顏色不同的原理。光子的波長由低到高時，顏色逐漸由「冷」到「暖」
在日常生活中，我們將紅橙黃一類的可見光歸為暖色系，將青藍紫一類的可見光歸為冷色系。然而，在宇宙中，溫度偏高的恆星呈現的是冷色系的藍、白色，溫度偏低的恆星呈現的則是暖色系的橙、紅色。這是為什麼呢？
天體在溫度、亮度上的分布。可以看到天體的顏色和其溫度、大小有著對應關係(0開爾文相當於-273.15攝氏度)
恆星表面發光的部分主要由氫組成，引力壓縮使得恆星表面的氫不斷升溫升壓，在高溫高壓的環境下，氫開始發生核聚變，產生巨大熱量。氫原子外的電子在獲得熱量後運動發生改變。在這個過程中，電子會把獲得的熱能變成光子釋放出去。無數的氫原子不斷輻射出各種光子，於是就產生了我們看到的星光。
量子力學告訴我們，光子能量越高，則波長越短。因此，在高溫恆星表面，釋放出的光子能量多，波長短，顏色就偏冷色系；反之，低溫恆星表面，釋放出的光子能量低，波長長，顏色更偏暖色系。
天體的色彩「身份證」
除了溫度外，宇宙中天體的顏色往往反映了天體自身的許多屬性，如年齡、大小等。我們會發現藍白星多是巨星，而橙、紅星多是個頭較小的矮星。為什麼溫度低的恆星大多體積偏小而溫度高的恆星則體積較大呢？接下來，讓我們一起看看這些天體的色彩「身份證」上都記錄著哪些信息吧。
褐矮星
——「發育不良」的亞恆星
褐矮星
恆星誕生於大片分子組成的氣體雲。大團氣體經過引力牽引，聚集成球體，然後在引力的作用下不斷向內擠壓、升溫，最後達到核聚變的「點火」臨界值，一顆恆星「新生兒」成功誕生。
褐矮星是這批「新生兒」中的例外，它是一顆演化失敗的亞恆星，我們稱之為矮星。演化失敗的最直接原因是誕生初期的氣體雲不夠多，聚集在一起的氫氣壓力不足以把它們擠壓到核聚變臨界點。雖然沒有成功進行核聚變，但在引力擠壓過程中，其內部仍產生了熱量，其表面有效溫度在200～300攝氏度，輻射出來的光子能量較低，波長較長，因此褐矮星整體呈現出暗褐色或棕色。
藍巨星
——大塊頭有大能量
恆星形成之前的氣體雲團塊有大有小，當部分氣體雲十分龐大時，它有可能就會孕育出一顆塊頭很大的恆星。這種恆星質量通常是太陽的數倍甚至幾十倍。
由於大塊頭恆星內含有的物質更多，在引力作用下向內的壓力就越大，由此產生的熱能就越高。這就意味著，大塊頭恆星的表面溫度會更高，可達到數萬攝氏度，遠高於太陽。這種高溫的恆星，發出的光子能量更大，偏向藍光。因此，這種大塊頭恆星被稱為藍巨星，更稀有的超大恆星我們稱之為藍超巨星。
紅巨星
——遲暮的老年恆星
科學家根據太陽的質量和演化現狀，計算出未來50億年後，太陽也會成為一顆老年的紅巨星(1AU表示地球到太陽的距離，約為15億千米)（圖片來源/維基百科）
宇宙萬物沒有永恆，恆星一樣有年齡和壽命，這就意味著恆星也會有「年老體衰」的一天。當一顆恆星步入晚年時，它會逐步演化到另一個階段——紅巨星階段。
當恆星內部的氫經過漫長的核聚變後會逐漸枯竭，內部在引力的作用下會進一步塌陷。這種向內塌陷的擠壓過程會產生更高的熱量。而內部物質塌陷的同時，外層剩餘的氫會填補塌陷空間。這時，內部升高的熱量傳導給外層掉下來的氫，導致外層氫聚變的能量急劇升高，從而使外層向外膨脹。雖然外層熱量短暫升高，但由於表面積擴大的速度更快，因此整個表面的有效溫度相較原先的溫度反而有所降低。此時，一顆體積急劇膨脹，表面溫度較低，呈橘紅色的紅巨星便形成了。紅巨星的形成是恆星內部開始萎縮導致的，這個階段也標誌著恆星步入了晚年。
超新星爆發
——宇宙中絢爛的「焰火」
(左)超新星爆發時的概念圖（圖片來源/美國國家航空航天局)(右)超新星遺蹟一蟹狀星雲（圖片來源/哈勃太空望遠鏡）
步入晚年的恆星，內核的燃燒劇烈而短暫，因此，紅巨星會在很短的時間內演化完畢，進入生命的尾聲。而年邁的恆星在死亡之前，還會以一場絢爛的「焰火」作為謝幕，告別自己「光彩奪目」的一生。這就是一顆恆星「臨終」前留給宇宙的最後獨白——超新星爆發。
進入紅巨星階段後的恆星，內部核聚變會愈發劇烈，各種原子的聚變相繼發生，直至最後無物可燃，只剩下鐵核（恆星的核心是鐵原子的內核球）。此時的恆星再也沒有向外輻射熱量來對抗引力的能力了，整個恆星外層的物質瞬間以極高的速度掉入核心，並產生反彈激波，導致整個恆星發生不可逆轉的大爆發。內核外所有物質在數小時內全部噴發而出，猶如一場壯麗無比的「焰火」表演，它產生的光亮甚至可以照亮整個星系。
白矮星
——宇宙中緻密的「殘骸」
哈勃望遠鏡拍攝到的普通恆星天狼星a以及一顆白矮星一天狼星b
超新星爆發是恆星「臨終」時內核球外部物質的爆燃，但它的內核球作為「臨終」的「殘骸」，將會保留下來並在超新星爆發時演化成其他天體——白矮星或者黑洞。太陽在未來就有可能剩下一顆白矮星「殘骸」。
由於是由恆星的內核球演化而來，因此，白矮星是極為緻密的天體。其大小一般只有行星大小，但密度卻是一般恆星的百萬倍。