دانشمندان برای نخستین بار یک ستاره سبز را کشف کردند

اخترشناسان برای نخستین بار و در کاوشی شگفت‌انگیز، یک ستاره سبز را کشف کرده‌اند که بر اساس مدل‌های علمی رنگ درخشش آن نسبت به هر ستاره‌ی کشف شده تا کنون، متفاوت است. این جرم آسمانی با نام علمی WD J1330+6435 در فاصله‌ی حدود 326 سال نوری از زمین قرار دارد و به نظر می‌رسد بقایای سیاره‌های سنگی اطراف خود را جذب کرده باشد. این فرآیند، ترکیب شیمیایی جو آن را تغییر داده و شرایط لازم برای ایجاد رنگ سبز را فراهم کرده است.

این کشف که درست در آستانه‌ی هالووین 2026 خبرساز شده، تصویری متفاوت از بقایای ستاره‌های مرده ارائه می‌دهد. دانشمندان مدت‌ها تصور می‌کردند ستاره‌ها، از جمله کوتوله‌های سفید، عمدتا در طیفی از رنگ‌های قرمز، نارنجی، زرد، سفید و آبی دیده می‌شوند. اما پژوهش تازه نشان می‌دهد که ترکیب شیمیایی و شرایط فیزیکی جو برخی کوتوله‌های سفید می‌تواند رنگ‌هایی غیرمنتظره، از جمله سبز، صورتی و بنفش، ایجاد کند.

با وجود این کشف باید توجه داشت که عنوان «نخستین ستاره سبز» به معنای مشاهده‌ی مستقیم جرمی با رنگ سبز درخشان نیست. بلکه رنگ این کوتوله‌ی سفید بر اساس بررسی طیف نوری آن و مدل‌سازی چگونگی درک رنگ‌ها توسط چشم انسان، محاسبه شده است. به بیان دیگر، دانشمندان با تحلیل نور دریافتی از این ستاره دریافته‌اند که اگر آن را از فاصله‌ی مناسب مشاهده کنیم، احتمالا سبز به نظر می‌رسد.

محاسبه رنگ ستاره‌ها

پژوهشگران برای تعیین رنگ واقعی این اجرام، صرفا به تصاویر تلسکوپی متکی نیستند، بلکه طیف نور ستاره‌ها را بررسی می‌کنند. طیفی که مانند اثر انگشت، اطلاعات ارزشمندی درباره ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی یک جرم آسمانی در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد.

سپس با استفاده از مدل‌های مربوط به بینایی انسان، محاسبه می‌کنند که نور هر کوتوله سفید، توسط چشم انسان احتمالا به چه رنگی دیده می‌شود. بنابراین، تصاویر رنگی منتشر شده از این اجرام، شبیه‌سازی‌هایی مبتنی بر محاسبات علمی هستند و عکس مستقیم از ظاهر ستاره‌ها محسوب نمی‌شوند.

بنابراین رنگ ستارگان اغلب ناشی از دمای سطحی آن‌هاست. با این وجود حتی اگر بیشترین تابش یک ستاره در محدوده‌ی سبز قرار داشته باشد، ستاره در طیف قرمز و آبی نیز نور زیادی از خود گسیل می‌کند. بنابراین ترکیب این نورها در چشم انسان به رنگ سفید دیده خواهد شد.

رنگ متفاوت برخی کوتوله‌های سفید

کوتوله سفید، هسته‌ی داغ و متراکمی است که از مراحل پایانی زندگی ستاره‌ای با جرم تقریبا مشابه خورشید باقی می‌ماند. چنین ستاره‌هایی پس از مصرف بخش عمده سوخت هسته‌ای، وارد مراحل پایانی تکامل خود می‌شوند و لایه‌های بیرونی‌شان را به فضا پرتاب می‌کنند. در نهایت، هسته‌ی باقی‌مانده به کوتوله سفید تبدیل می‌شود.

این جرم دیگر مانند گذشته با هم‌جوشی هسته‌ای در مرکز خود، انرژی تولید نمی‌کند، بلکه به‌تدریج گرمای ذخیره شده را از دست می‌دهد. این اجرام چگالی بسیار بالاتری نسبت به سطح ستاره‌ای مانند خورشید دارند. نام کوتوله سفید از ظاهر سفید یا سفید مایل به آبی بسیاری از این اجرام گرفته شده است.

طرحی گرافیکی از یک ستاره سبز
Credit: Robert Lea

پیش‌تر تصور می‌شد رنگ آن‌ها مانند بسیاری از ستاره‌های دیگر، عمدتا تابع دمای سطح آن‌هاست. ستاره‌های سردتر بیشتر به رنگ قرمز یا نارنجی دیده می‌شوند و ستاره‌های بسیار داغ می‌توانند در طیف آبی بدرخشند. خورشید نیز در فضا تقریبا سفید به نظر می‌رسد. اما پژوهش جدید نشان می‌دهد که در کوتوله‌های سفید، ترکیب شیمیایی جو و برهم‌کنش عناصر در محیط بسیار چگال آن‌ها، می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در رنگ نهایی داشته باشد.

پژوهشگران «دانشگاه وارویک» (University of Warwick) بریتانیا دریافته‌اند که چگالی بالای جو این اجرام می‌تواند رفتار عناصر شیمیایی و نحوه جذب نور را تغییر دهد. عناصری مانند کربن، کلسیم و سدیم در چنین محیطی با پلاسمای متراکم هلیوم برهم‌کنش می‌دهند و طول موج‌های بیشتری از نور را جذب می‌کنند. در نتیجه، طیف نور خروجی و رنگی که چشم انسان از ستاره دریافت می‌کند، می‌تواند با انتظار معمول تفاوت داشته باشد.

نخستین ستاره سبز

در میان اجرام بررسی شده، کوتوله سفید WD J1330+6435 توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده است. به گزارش اسپیس، دمای این جرم در فاصله‌ی حدود 326 سال نوری از زمین، حدود 4000 درجه‌ی سانتی‌گراد برآورد شده است. بر اساس مدل‌سازی‌ها، این کوتوله‌ی سفید در گذشته بقایای سنگی اجرام سیاره‌ای اطراف خود را جذب کرده و در نتیجه، عناصری مانند کلسیم، لیتیوم و سدیم در جو آن تجمع یافته‌اند.

نقش سدیم در این میان اهمیت زیادی دارد. به گفته‌ی «مارک هالندز» (Mark Hollands) سرپرست این مطالعه، رد پای سدیم در جو این کوتوله‌ی سفید بخش نارنجی طیف نور را جذب می‌کند و در نتیجه، نوری با ته‌رنگ سبز از آن باقی می‌ماند. به همین دلیل، این جرم به‌عنوان نخستین ستاره‌ای معرفی شده است که رنگ سبز آن به‌طور معتبر در چارچوب این پژوهش شناسایی شده است.

طرحی گرافیکی از برخورد ستاره به ستاره
Credit: Robert Lea

تغذیه از بقایای سنگی سیارات اطراف، همچنین نشان می‌دهد که مرگ یک ستاره لزوما به معنای پایان تمام فعالیت‌های سامانه‌ی سیاره‌ای آن نیست. بقایای سیاره‌ها، سیارک‌ها و دنباله‌دارها ممکن است مدت‌ها پس از تحول ستاره مرکزی، همچنان تحت تأثیر گرانش آن قرار داشته باشند و در نهایت به سطح یا جو کوتوله سفید سقوط کنند.

امکان وجود ستاره‌های صورتی، بنفش و زرد

کشف ستاره سبز تنها بخش جالب این پژوهش نیست. مدل‌های محققان نشان می‌دهد که ترکیب شیمیایی جو کوتوله‌های سفید می‌تواند به شکل‌گیری رنگ‌های  بسیار متنوعی منجر شود.

کوتوله‌های سفید صورتی یا بنفش

کوتوله‌های سفیدی که جو آن‌ها سرشار از کربن است، ممکن است به رنگ صورتی یا بنفش دیده شوند. ترکیبات کربنی می‌توانند بر طیف نور خروجی اثر بگذارند و رنگ ظاهری این اجرام را تغییر دهند.

کوتوله‌های سفید زرد

این ستاره‌ها، کوتوله‌های سفیدی هستند که مواد باقی‌مانده از سیارک‌ها، دنباله‌دارها و اجرام سنگی را جذب کرده‌اند و ممکن است به دلیل تغییر ترکیب شیمیایی جو خود، رنگ متمایل به زرد پیدا کنند.

کوتوله‌های سفید فیروزه‌ای یا آبی کم‌رنگ

در برخی کوتوله‌های سفید سردتر که جو آن‌ها ترکیبی از هیدروژن و هلیوم است، برخورد مولکول‌های هیدروژن با اتم‌های هلیوم در محیط متراکم جو می‌تواند در شکل‌گیری رنگ‌های فیروزه‌ای یا آبی کم‌رنگ نقش داشته باشد.

تصاویر شبیه‌سازی‌شده با دقت رنگی بالا از کوتوله‌های سفید
Credit: Mark Hollands/University of Warwick

سرخ‌ترین ستاره‌ی شناخته شده

پژوهشگران در کنار بررسی کوتوله سفید سبز، جرمی دیگر با نام WD J1011+2845 را نیز معرفی کرده‌اند که ممکن است سرخ‌ترین ستاره‌ی شناخته شده باشد. این کوتوله سفید در فاصله حدود 48 سال نوری از زمین قرار دارد و رنگ آن بر اساس مدل‌ها، صورتی متمایل به قرمز و شبیه رنگ صورتی تیره ماهی سالمون است.

علت این رنگ غیرمعمول حرکت مواد درون ستاره است. منطقه‌ی هم‌رفتی ژرف این کوتوله سفید، می‌تواند کربن را از بخش‌های داخلی به سطح منتقل کند. مولکول‌های کربن در لایه‌های بیرونی بر طیف نور اثر می‌گذارند و باعث می‌شوند که این جرم رنگی متفاوت از کوتوله‌های سفید معمولی داشته باشد.

طرحی گرافیکی از WDJ0902+2010
Credit: Mark A. Garlick/University of Warwick

این یافته به‌ویژه اهمیت ترکیب شیمیایی را در تعیین رنگ ستاره‌ها نشان می‌دهد. در حقیقت حتی پس از پایان مرحله‌ی اصلی زندگی یک ستاره، تغییرات شیمیایی و فیزیکی در لایه‌های بیرونی آن می‌توانند بر ظاهر نورانی آن اثر بگذارند.

اطلاعات تازه از رنگ ستاره‌ها

رنگ‌بندی‌های متفاوت کوتوله‌های سفید، همچنین می‌تواند سرنخ‌هایی درباره ترکیب شیمیایی جو و تاریخچه مواد موجود در سامانه سیاره‌ای آن‌ها به دست دهد. به عبارت دیگر، رنگ یک کوتوله سفید تنها ویژگی ظاهری آن نیست، بلکه می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا درباره‌ی سرگذشت ستاره اطلاعات بیشتری کسب کنند.

با این وجود، کوتوله‌های سفید رنگارنگ احتمالا پدیده‌ای نسبتا نادری هستند. پژوهشگران 151 کوتوله‌ی سفید را در فاصله حدود 65 سال نوری از زمین بررسی کردند. از میان آن‌ها، تنها پنج جرم رنگ‌های غیرمعمولی نشان دادند که دو مورد متمایل به زرد و سه مورد صورتی بودند.

پژوهشگران با تعمیم نتایج این نمونه به جمعیت کوتوله‌های سفید در کیهان تخمین زده‌اند که شاید حدود یک کوتوله سفید از هر 30 کوتوله سفید، رنگی غیرمعمول داشته باشد. به نوشته‌ی بی‌بی‌سی، «بوریس گنسیکه» (Boris Gänsicke) از گروه فیزیک دانشگاه وارویک، توضیح داده است که حتی اگر سهم این اجرام در میان کوتوله‌های سفید چندان زیاد نباشد، در مقیاس کل کیهان، می‌تواند تعداد قابل توجهی از آن‌ها وجود داشته باشد.

آینده خورشید

کشف ستاره سبز علاوه بر اهمیت علمی در شناسایی ساختاری، تصویری جالب از آینده دور خورشید و منظومه شمسی ارائه می‌دهد. خورشید نیز در پایان عمر خود، پس از گذر از مراحل پایانی تکامل ستاره‌ای و دفع لایه‌های بیرونی، به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد.

خورشید
Credit: Dzika Mrowka

در آن زمان، سرنوشت سیاره‌های باقی‌مانده و بقایای اجرام سنگی می‌تواند بر ویژگی‌های کوتوله سفید حاصل اثر بگذارد. اگر این ستاره در آینده‌ی دور، مواد سنگی اطراف خود را جذب کند، عناصر شیمیایی وارد شده به جو آن ممکن است رنگ ظاهری‌اش را تغییر دهند. بنابراین، از نظر تئوری، کوتوله سفید حاصل از خورشید هم می‌تواند در شرایطی خاص رنگی متفاوت از سفید معمول داشته باشد. هرچند تعیین رنگ آن به مدل‌سازی‌های دقیق در آینده بستگی دارد.

جمع‌بندی

با شناسایی کوتوله سفید WD J1330+6435 به‌عنوان نخستین نامزد معتبر برای یک ستاره سبز، نگاه اخترشناسان به رنگ ستاره‌ها را گسترش یافته است. پژوهش اخیر نشان می‌دهد که دما به‌تنهایی برای توضیح تمام رنگ‌های ستاره‌ای کافی نیست و چگالی بالا، ترکیب شیمیایی جو و جذب مواد باقی‌مانده از سیاره‌ها و اجرام اطراف هم می‌تواند نقش مهمی در رنگ نهایی داشته باشد.

این کشف همچنین اهمیت مطالعه‌ی کوتوله‌های سفید را در شناخت سرنوشت سامانه‌های سیاره‌ای آشکار می‌کند. بقایای ستاره‌ها می‌توانند نشانه‌هایی از اجرامی را در خود حفظ کنند که زمانی به دور آن‌ها می‌چرخیدند و تنها با بررسی طیف نوری آشکار می‌شوند. بدین ترتیب، حتی ستاره‌ای که از نظر تکامل ستاره‌ای به پایان عمر خود رسیده است، می‌تواند اطلاعات تازه‌ای درباره‌ی تاریخچه‌ی کیهانی در اختیار دانشمندان قرار دهد.