سبز، صورتی و بنفش: ستاره شناسان رنگ واقعی شگفت انگیز ستاره های کوتوله سفید را آشکار می کنند.

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

ستاره شناسان دانشگاه وارویک نشان داده اند که ستارگان کوتوله سفید می توانند در طیفی از رنگ ها بدرخشند، از جمله اولین ستاره ای که تا به حال پیدا شده است که در چشم انسان سبز به نظر می رسد.

برای بیشتر ستارگان، رنگ راهنمای دما است. ستاره‌های سردتر نارنجی به نظر می‌رسند، ستاره‌هایی مانند خورشید ما سفید به نظر می‌رسند، و داغ‌ترین آن‌ها به رنگ آبی کم‌رنگ می‌درخشند، دقیقا شبیه آهن آهنگر که قرمز می‌درخشد، سپس نارنجی می‌درخشد، سپس وقتی گرم می‌شود، سفید می‌درخشد.

تصور می شد که ستاره های کوتوله سفید، بقایای متراکمی که پس از پایان عمر ستاره های خورشید مانند باقی می مانند، از همین قانون پیروی می کنند. آنها نام خود را به این دلیل به دست آوردند که اولین نمونه های یافت شده به طرز شگفت آوری داغ و سفید یا آبی کم رنگ می درخشیدند. اما آیا نارنجی، سفید و آبی تنها رنگ هایی هستند که یک ستاره در آسمان شب می تواند داشته باشد؟

پاسخ، طبق تحقیقات جدید دانشگاه وارویک، "نه" است. این مطالعه جدید که در ژورنال RAS Techniques and Instruments منتشر شده است نشان می دهد که اگر بتوانیم آنها را از نزدیک مشاهده کنیم، ستاره های کوتوله سفید خاصی در رنگ هایی مانند سبز، صورتی، فیروزه ای، زرد و بنفش می درخشند.

دکتر مارک هالندز، عضو جایزه وارویک در گروه نجوم و اخترفیزیک دانشگاه وارویک، که این کار را رهبری می کرد، گفت: "بیشتر ستاره ها، از جمله بیشتر کوتوله های سفید، مانند "رادیاتورهای کامل" رفتار می کنند، بنابراین رنگ آنها تقریبا به طور کامل توسط دما تنظیم می شود.

"به نظر می رسد این ستاره های فوق العاده متراکم می توانند رنگ هایی را تولید کنند که هیچ کس انتظارش را نداشت و برخی از آنها واقعا من را شگفت زده کردند."

کلید چگالی است. خنک‌ترین جو کوتوله‌های سفید می‌تواند به حدود 1 گرم در سانتی‌متر مکعب برسد، تقریبا چگالی آب و میلیون‌ها بار چگال‌تر از فوتوسفر خورشید.

در این شرایط، هر عنصر کمیاب که ممکن است وجود داشته باشد، مانند کربن، کلسیم و سدیم، با پلاسمای هلیوم متراکم اطراف برهمکنش می‌کند و نور را در طیف وسیع‌تری از رنگ‌ها نسبت به چگالی‌های پایین‌تر جذب می‌کند. این رنگ ستاره را از نارنجی، سفید و آبی یک رادیاتور بی نقص تغییر می دهد.

هیچ ستاره کوتوله سفیدی به اندازه‌ای نزدیک نیست که رنگش مستقیما دیده شود، بنابراین تیم به جای آن، آن را از روی داده‌هایی که اخترشناسان قبلا به طور معمول جمع‌آوری می‌کنند، محاسبه کردند: طیف ستاره، «اثر انگشت» که هنگام جدا شدن نور ستاره‌ها توسط طول موج ایجاد می‌شود، دقیقا مانند منشوری که نور خورشید را به رنگین کمان تقسیم می‌کند.

اجرای این طیف ها از طریق مدلی از بینایی رنگی انسان نشان داد که نور هر ستاره به چه رنگی در چشم ظاهر می شود. این یک یادآوری است که یک طیف چقدر می تواند آشکار کند: نه فقط دمای یک ستاره یا ترکیب شیمیایی آن، بلکه رنگ واقعی آن نیز.

با استفاده از این روش برای کوتوله‌های سفید در سراسر آسمان، تیم دریافتند که رنگ‌های آن‌ها به گروه‌های مجزا تقسیم می‌شوند که هر کدام به آنچه در جو ستاره است مرتبط است.

کوتوله های سفید غنی از کربن معمولا صورتی یا بنفش هستند، در حالی که آنهایی که با بقایای سیارک ها و دنباله دارهای متلاشی شده غنی شده اند، بقایای منظومه های سیاره ای قدیمی، به سمت زرد تمایل دارند. کوتوله‌های سفید سردتر با اتمسفر ترکیبی هیدروژن و هلیوم اغلب رنگ فیروزه‌ای یا آبی کم‌رنگی به خود می‌گیرند که در اثر برخورد مولکول‌های هیدروژن با اتم‌های هلیوم در اتمسفر فوق متراکم ایجاد می‌شود.

بارزترین نمونه WD J1330+6435 است که تقریبا 4000 درجه سانتیگراد (7232 درجه فارنهایت) است و مواد سنگی را از منظومه سیاره ای خود جمع کرده است. این امر فضای آن را با کلسیم، لیتیوم و سدیم غنی کرده است و ظاهری سبز رنگ در مدل های تیم به آن بخشیده است.

تا آنجایی که محققان می‌دانند، هیچ ستاره دیگری، چه زنده و چه مرده، تا به حال به صورت معتبر سبز گزارش نشده است و این اولین ستاره سبز واقعی شناخته شده در کهکشان است.

هالندز افزود: "آثار سدیم در جو این کوتوله سفید، بخش نارنجی طیف را جذب می کند و درخشش سبز شبح مانندی را از خود به جای می گذارد. تصور کنید روی یک سیاره ایستاده اید و به ستاره ای سبز نگاه می کنید. احساس می کنید چیزی خارج از داستان علمی تخیلی است."

در نقطه مقابل، تیم شناسایی کردند که ممکن است قرمزترین ستاره ثبت شده باشد. WD J1011+2845، یک کوتوله سفید در نزدیکی آن که فقط 48 سال نوری از زمین فاصله دارد، دارای یک منطقه همرفتی عمیق است که کربن را از هسته خود به سطح آن بالا برده است.

مولکول‌های کربن به‌دست‌آمده، نور ستاره را چنان منحرف می‌کنند که تقریبا تمام آن به طول موج‌های فراتر از 600 نانومتر فشرده می‌شود و درخششی عمیق به رنگ صورتی مایل به قزل‌آلا ایجاد می‌کند که برخلاف آنچه در یک ستاره معمولی دیده می‌شود.

این تیم همچنین یک نمونه معرف را مطالعه کرد: 151 کوتوله سفید در فاصله 20 پارسک (حدود 65 سال نوری) از زمین. پنج رنگ غیرمعمول نشان دادند، دو زرد و سه صورتی. این نشان می دهد که تقریبا از هر 30 کوتوله سفید در جهان، یک نفر با نور غیرعادی رنگی می درخشد.

برای 146 باقیمانده، تیم دمای رنگ را اندازه‌گیری کرد که رنگ یک جسم را با یک رادیاتور کامل مقایسه می‌کند و معمولا برای توصیف لامپ‌ها استفاده می‌شود ("سفید گرم" در 3000 کلوین، "سفید سرد" در 6000 کلوین). دمای متوسط ​​رنگ نمونه تقریبا 6800 کلوین بود که ما آن را سفید می‌دانیم.

این یک تصور غلط رایج در نجوم را که کوتوله‌های سفید معمولا آبی هستند اصلاح می‌کند: کوتوله‌های سفید داغ‌تر و آبی‌تر درخشان‌تر هستند و از دورتر دیده می‌شوند، بنابراین در نظرسنجی‌هایی که تنها بر روشنایی تکیه دارند بیش از حد نشان داده می‌شوند.

پروفسور بوریس گانسیکه، دپارتمان فیزیک دانشگاه وارویک، گفت: "از هر 30 یک نفر ممکن است کسر بزرگی به نظر نرسد، اما در کل جمعیت کوتوله های سفید در جهان، هنوز تعداد زیادی ستارگان با رنگ های عجیب وجود دارد. با این حال، اگر میانگین جمعیت نماینده کوتوله های سفید را در نظر بگیریم، متوجه می شویم که واقعا کوتوله های سفید سفید هستند."

هر رنگی که دوست دارید: رنگ‌آمیزی‌های متنوع کوتوله‌های سفید، تکنیک‌ها و ابزار RAS (2026). DOI: 10.1093/rasti/rzag069

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →