سبز، صورتی، بنفش؛ ستارگان کوتوله سفید در رنگ‌های غیرمنتظره می‌درخشند

در سرتاسر کیهان، ستاره‌ها رنگ‌های گوناگونی دارند؛ از سرخ آتشین گرفته تا آبی درخشان. رنگ ستاره‌ها عمدتاً به دمای سطح آن‌ها بستگی دارد. اما اگر طیف رنگی ستاره‌ها فراتر از رنگ‌هایی باشد که به دیدنشان عادت داریم، چه؟ یافته‌های مطالعه‌ای جدید احتمال‌های غیرمنتظره‌ای را مطرح می‌کند و نشان می‌دهد که کوتوله‌های سفید ممکن است به رنگ‌های صورتی، بنفش و حتی سبز بدرخشند.

کوتوله سفیدهسته متراکم و در حال سردشدن ستاره‌ای با جرم کم تا متوسط است که پس از اتمام سوخت ستاره باقی می‌ماند. این اجرام بدین دلیل کوتوله سفید نامیده شده‌اند که نخستین نمونه‌های شناخته‌شده آن‌ها به رنگ سفید یا آبی کم‌رنگ می‌درخشیدند. بااین‌حال، پژوهش جدید از وجود رنگ‌های تازه برای آن‌ها خبر می‌دهد.

مارک هالندز، اخترشناس دانشگاه وارویک در بریتانیا و نویسنده اول پژوهشدر بیانیه‌ای گفت«بیشتر ستاره‌ها، ازجمله کوتوله‌های سفید، مانند تابشگرهای کامل (اجسام سیاه) رفتار می‌کنند؛ بنابراین رنگ آن‌ها تقریباً به‌طور کامل به دما بستگی دارد. اما تاکنون کسی واقعاً بررسی نکرده بود که کوتوله‌های سفید چه رنگ‌های دیگری می‌توانند داشته باشند. [اکنون] مشخص شده که این ستاره‌های فوق‌العاده متراکم می‌توانند رنگ‌هایی تولید کنند که هیچ‌کس انتظارشان را نداشت و بعضی از آن‌ها واقعاً مرا شگفت‌زده کردند.»

به گفته پژوهشگران، تنوع رنگی کوتوله‌های سفید به تفاوت چگالی آن‌ها با ستاره‌های رشته اصلی مربوط می‌شود. چگالی کوتوله‌های سفید سردتر حدود یک گرم بر سانتی‌متر مکعب است؛ مقداری که به چگالی آب جاری روی زمین شباهت دارد. بااین‌حال، چگالی این کوتوله‌ها در مقایسه با سطح مرئی خورشید، یا همان فوتوسفر، میلیون‌ها برابر بیشتر است و همین موضوع شرایط غیرمعمولی ایجاد می‌کند.

پژوهشگران در بیانیه‌ای توضیح دادند: «عناصر کمیابی که ممکن است در این ستاره‌ها وجود داشته باشند، مانند کربن، کلسیم و سدیم، با پلاسمای متراکم هلیوم پیرامون خود برهم‌کنش می‌کنند و نور را در طیف وسیع‌تری از رنگ‌ها که در چگالی‌های پایین‌تر مشاهده نمی‌شود، جذب می‌کند. این فرایند باعث می‌شود رنگ ستاره از رنگ‌های معمول تابشگر کامل، یعنی نارنجی، سفید و آبی، فاصله بگیرد.»

کوتوله‌های سفید بسیار دوردست و کوچک‌اند و همین موضوع تأیید رنگ آن‌ها را دشوار می‌کند. به همین دلیل، اخترشناسان در پژوهش جدید رنگ این ستاره‌ها را با استفاده از طیف آن‌ها استنباط کردند؛ یعنی اثر انگشت شیمیایی ویژه‌ای که از نور ستاره به دست می‌آید. پژوهشگران طیف‌ها را با استفاده از مدلی از بینایی رنگی انسان تحلیل کردند تا مشخص شود چشم انسان این ستاره‌ها را با چه رنگی می‌بیند.

دانشمندان دریافتند که کوتوله‌های سفید غنی از کربن معمولاً بنفش یا صورتی هستند؛ درحالی‌که کوتوله‌هایی که بقایای سیارک‌ها یا دنباله‌دارها را در خود دارند، اغلب زردتر به نظر می‌رسند. کوتوله‌های سفید فیروزه‌ای یا آبی کم‌رنگ نیز زمانی شکل می‌گیرند که مولکول‌های هیدروژن و هلیوم در جو بسیار متراکم این ستاره‌ها با یکدیگر برخورد کنند.

هالندز توضیح داد: «مقدار اندک سدیم موجود در جو این کوتوله سفید، بخش نارنجی طیف را جذب می‌کند و درنتیجه، درخششی سبز و شبح‌مانند باقی می‌گذارد.» او افزود این ستاره سبز بی‌همتا «شبیه چیزی از دل داستان‌های علمی‌تخیلی است».

پژوهشگران همچنین ستاره‌ای را شناسایی کردند که احتمالاً سرخ‌ترین نمونه‌ی کشف‌شده تا به امروز است. این کوتوله سفید که WD J1011+2845 نام دارد، در فاصله حدود ۴۸ سال نوری از زمین قرار گرفته است.

کربن در این ستاره سرخ به سطح نزدیک‌تر است؛ زیرا جریان‌های همرفتی قدرتمند، این عنصر را از بخش‌های داخلی به سمت بیرون منتقل می‌کنند. کربن موجود در نزدیکی سطح، نور ستاره را تغییر می‌دهد و از آنجایی که مولکول‌های کربن مانع عبور طول‌موج‌های دیگر نور می‌شوند، ستاره درخششی صورتی با ته‌رنگ سالمونی و عمیق پیدا می‌کند.

درمجموع، از میان ۱۵۱ کوتوله سفید بررسی‌شده در پژوهش که در فاصله حداکثر ۶۵ سال نوری از زمین قرار دارند، حدود یک کوتوله از هر ۳۰ کوتوله به رنگی غیر از سفید می‌درخشید. این یافته می‌تواند بدین معنا باشد که بقایای ستاره‌ای رنگارنگ بسیار بیشتری از آنچه تاکنون تصور می‌شد، در سرتاسر کیهان پراکنده‌اند.

مطالعه ۱۵ اکتبر در مجلهRAS Techniques and Instrumentsمنتشر شد