اخترشناسان برای نخستین بار یک ستاره سبز را در جهان شناسایی کردند

"مردم ستاره‌هایی دارند که با دیگران متفاوت است. برای برخی که سفر می‌کنند، ستاره‌ها راهنما هستند. برای دیگران، آنها فقط نورهای کوچکی هستند." این نقل قول از شاهزاده کوچولو یادآور این نکته است که نگاه انسان معانی متعدد را به آسمان شب نسبت می‌دهد. با این حال، در اخترشناسی، نور ساطع شده از یک جسم آسمانی بر اساس قوانین فیزیکی مشخصی پیروی می‌کند، از جمله قانون وین، که قانون اساسی ارتباط دما ستاره با رنگی است که نشان می‌دهد.

کشف اخیر WD J1330+6435، یک کوتوله سفید واقع در فاصله حدود 280 سال نوری از زمین در صورت فلکی دراک، جامعه علمی را با ارائه رنگ سبز شگفت‌زده کرد. این اولین ثبت یک ستاره با این رنگ در جهان است.

کوتولان‌های سفید، هسته‌های متراکم باقیمانده از ستاره‌هایی با جرم پایین تا متوسط هستند که سوخت هسته‌ای خود را تخلیه کرده و لایه‌های بیرونی خود را رها کرده‌اند. این اجسام، حدود نیمی از جرم خورشید را در حجمی مشابه زمین، معمولاً با درخششی به رنگ سفید معمولی می‌درخشند. اما در مورد WD J1330+6435، ترکیب شیمیایی لایه‌های سطحی نتیجه نهایی را تغییر داد.

ضیافت سیاره‌ای که نور را تغییر داد

تغییر رنگ به این دلیل رخ داد که گرانش شدید کوتولان سفید، خرده‌های سنگی سیارات قدیمی را که در اطراف آن می‌چرخیدند، جذب و نابود کرد. جذب این مواد، جو ستاره را با عناصری مانند کلسیم، لیتیوم و به ویژه سدیم غنی کرد.

در شرایط عادی، اتم‌های سدیم یک طیف خاص از نور نارنجی را جذب می‌کنند، که همان رنگی است که در برخی از لامپ‌های روشنایی عمومی دیده می‌شود. اما محیط WD J1330+6435 این رفتار را تغییر داد.

"در این کوتولان سفید خاص، چگالی آنقدر بالا است که اتم‌های سدیم به طور مداوم توسط اتم‌های هلیوم اطراف تحت حمله قرار می‌گیرند، که سطوح انرژی اتمی سدیم را تغییر می‌دهد"، مارک هولندز، فیزیکدان نجومی دانشگاه وارویک در انگلستان و نویسنده اصلی مطالعه، توضیح داد.این مطالعه در مجله RAS Techniques and Instruments منتشر شد. .

با توجه به اینکه ستاره حدود 165 هزار برابر جرم زمین را در حجمی کوچک‌تر متمرکز می‌کند، حضور سدیم نه تنها نور نارنجی، بلکه نوارهایی از زرد و قرمز را نیز مسدود می‌کند.

"نتیجه نهایی این است که اتم‌های سدیم دیگر یک طول موج بسیار باریک از نور نارنجی را جذب نمی‌کنند، بلکه طول موج‌های زرد، نارنجی و برخی از قرمز را جذب می‌کنند. و آنچه باقی می‌ماند، ستاره‌ای است که درخششی سبز-زردی زیبا دارد"، هولندز تأکید کرد.

فیزیکدان نجومی بوریس گانسیک، همکار تحقیق، این پدیده را به کار با یک جعبه رنگ تشبیه می‌کند: با حذف برخی رنگ‌ها از مخلوط اصلی ساطع شده توسط ستاره، نوری که می‌تواند فرار کند، رنگ سبز را به خود می‌گیرد.

تصاویر شبیه‌سازی‌شده با دقت رنگ از کوتوله‌های سفید. تصاویر بالا سمت چپ: سیریوس بی نزدیک‌ترین کوتوله سفید به منظومه شمسی است. جو گرم هیدروژن آن به رنگ آبی کم‌رنگ آن منجر می‌شود. در مقابل، WD J1147–7449 از سردترین کوتوله‌های سفید همسایه است، با طیف بدون ویژگی و ظاهری نارنجی. تصاویر بالا سمت راست: در لایه‌های قاعده‌ای این کوتوله‌های سفید سرد، کربن از هسته به جو‌های متراکم هلیوم کشیده می‌شود. این امر منجر به تشکیل مولکول‌های دی‌اتمی کربن می‌شود، که طیف‌های مختلف صورتی را به وجود می‌آورد. تصاویر پایین: جذب رسوبات سنگی از سیستم‌های سیاره‌ای اطراف کوتوله‌های سفید، جو‌های هلیومی سرد آن‌ها را غنی‌تر از عناصری مانند کلسیم، منیزیم و سدیم می‌کند. تغییرات در مقدار و ترکیب ماده جذب‌شده، همراه با دمای متفاوت کوتوله‌های سفید، طیف وسیعی از رنگ‌ها از جمله سبز را به وجود می‌آورد. در واقع، تمام ستاره‌ها می‌توانند میلیون‌ها بار درخشان‌تر از آنچه می‌توان روی یک صفحه نمایش داد، باشند. منبع: مارک ای. گارلیک/دانشگاه وارویک.

قانون وین چیست و چرا باعث نمی‌شود ستاره‌ها سبز شوند؟

نادر بودن این کشف تنها از طریق قانون وین قابل درک است، که در اواخر قرن نوزدهم توسط فیزیکدان آلمانی ویلهلم وین فرمول‌بندی شد. این قانون بیان می‌کند که رنگ غالب ساطع‌شده توسط یک جسم گرم، مستقیماً به دمای آن بستگی دارد:

• ستاره‌های سردتر: عمدتاً نور کم‌انرژی را تابانده و دارای طیف‌های قرمز یا نارنجی هستند؛

• ستاره‌های فوق‌العاده داغ: نور با انرژی بالا را ساطع می‌کنند و در طیف‌های آبی درخشان می‌درخشند؛

• ستاره‌های دمای متوسط: مانند خورشید ما، حداکثر سطوح ساطع‌شده آن‌ها دقیقاً در محدوده نور سبز است.

چرا خورشید به ما سبز به نظر نمی‌رسد؟

اگرچه قانون وین نشان می‌دهد که بیشتر انرژی منتشر شده از خورشید در طیف سبز است، اما همچنین مقادیر زیادی از نور آبی و قرمز را به طور همزمان منتشر می‌کند. وقتی تمام این رنگ‌ها به طور همزمان به چشم انسان می‌رسند، مخلوطی از گیرنده‌های بینایی ما را به طور متعادل تحریک می‌کند. نتیجه این است که نور خورشید را به عنوان سفید (یا به دلیل اثرات جو زمین، زرد) می‌بینیم.

به همین دلیل فیزیکی محض است که ستاره‌های معمولی سبز در آسمان وجود ندارند. WD J1330+6435 فقط توانست این رنگ منحصر به فرد را به نمایش بگذارد زیرا فقط به درخشندگی حرارتی طبیعی خود متکی نبود: جو آن به عنوان یک فیلتر شیمیایی عمل کرد که سایه‌های آبی، قرمز و زرد را حذف کرد و اجازه داد نور سبز عبور کند.