النجوم الخضراء الوحيدة المعروفة هي أقزام بيضاء

انظر إلى سماء الليل تجد ألوان النجوم خفيّة لكنها حقيقية: يبدو منكب الجوزاء وقلب العقرب مائلَين إلى الحمرة، والشعرى اليمانية ورجل الجبار مائلَين قليلًا إلى الزرقة. وبالنسبة إلى النجوم العادية، اللون ميزان حرارة. فضوؤها يتبع تقريبًا ضوء جسم ساخن مثالي، هو الجسم الأسود، الذي يتدرج من البرتقالي إلى الأبيض إلى الأزرق كلما ازداد سخونة.

لكن معظم النجوم أخفت بكثير من أن تُرى بالعين المجردة، وحتى عبر التلسكوب لا تُحسن العين الحكم على الألوان في الظلام. والصور الملوّنة في علم الفلك هي في الغالب بألوان زائفة: فمسح سلون الرقمي للسماء، مثلًا، يُسقط نطاقاته i وr وg على الأحمر والأخضر والأزرق، مع أن العين البشرية لا تغطي إلا النطاقين g وr. وهذا مفيد للعلم، لكنه مضلل بشأن الشكل الحقيقي للنجوم.

أغلفة جوية بكثافة السوائل

الأقزام البيضاء هي البقايا الكثيفة التي تخلّفها معظم النجوم بعد موتها. ويمكن أن تكون أغلفتها الجوية مضغوطة على نحو استثنائي — حتى نحو 1 غرام لكل سنتيمتر مكعب في أبردها، أي كثافة سائل. وفي ظروف كهذه، تمتص ذرات الكربون أو الكالسيوم أو الصوديوم الضوء على نطاقات متّسعة اتساعًا هائلًا، يبلغ عرضها مئات إلى آلاف الأنغستروم. وقد يكون الضوء الذي يفلت بعيدًا جدًا عن ضوء الجسم الأسود.

طرح Mark Hollands وBoris Gänsicke وPier-Emmanuel Tremblay من جامعة وارويك، مع Detlev Koester من جامعة كيل، سؤالًا بسيطًا لم يتناوله أحد لهذه النجوم: بأي لون ستظهر لمراقب بشري قريب بما يكفي ليرى قرصها؟

من الطيف إلى الشاشة

يأتي الجواب من علم الألوان، المجال الذي يعاير الشاشات والإضاءة. فقد كامل الفريق كل طيف على المنحنيات القياسية التي تصف حساسية العين البشرية (دوال مطابقة الألوان CIE 1931)، ثم حوّل النتيجة إلى فضاء الألوان القياسي لشاشات الحاسوب، sRGB. وللتحقق، يخرج نموذج للشمس بلون أبيض دافئ قليلًا جدًا، رمزه الست عشري #FFF1EC؛ أما قزم أبيض هيدروجيني عند 10000 درجة فأزرق باهت.

وطبّقوا ذلك على أغلفة جوية نموذجية، وعلى عشرات الأطياف المرصودة المختارة لغرابتها، وعلى الإحصاء الكامل لـالأقزام البيضاء الـ152 الواقعة ضمن 20 فرسخًا فلكيًا من الشمس.

لوحة ألوان من نجوم ميتة

الأقزام البيضاء ذات الأغلفة الجوية من الهيدروجين أو الهيليوم الخالص تتصرف تقريبًا كالأجسام السوداء. أما البقية فلا.

وردي وأرجواني. الأقزام البيضاء الغنية بالكربون، التي تمتص جزيئات C₂ فيها نطاقات عريضة في وسط الطيف المرئي، تقع دون ألوان الجسم الأسود. وأحدها، WD J1011+2845، على بعد 14.7 فرسخًا فلكيًا، يُصدر معظم ضوئه المرئي فيما وراء 600 نانومتر. ولونه وردي سلموني عميق — وهو بحسب المؤلفين على الأرجح أكثر النجوم المعروفة احمرارًا من حيث اللون المُدرَك.
سماوي. بعض الأقزام البيضاء الباردة ذات الخليط من الهيدروجين والهيليوم يُمتص ضوؤها الأحمر وتحت الأحمر بفعل جزيئات متصادمة. وأشدها تطرفًا يصير سماويًا.
أصفر. في WD J0744+4649، يبتلع الكالسيوم معظم الضوء دون 460 نانومتر: فالنجم ليس برتقاليًا، بل أصفر.
أخضر. WD J1330+6435، عند 4240 درجة، يمتص الصوديوم ضوءه البرتقالي ويمتص الكالسيوم ضوءه البنفسجي. وما يتبقى يبلغ ذروته قرب 500 نانومتر: أخضر مصفرّ (شارتروز). ولا يعرف المؤلفون أي نجم آخر من أي نوع وُصف بأنه أخضر، ما يجعل الأقزام البيضاء حتى الآن الطريقة الوحيدة المعروفة لإنتاج نجم أخضر. ويشيرون إلى أن طيفه مشوّش بعض الشيء، لكن نموذجًا أقدم يعطي درجة لونية مماثلة.
أزرق عند 4000 درجة. WD J2356−2054 لا تتجاوز حرارته نحو 4000 درجة، ومع ذلك يمحو الصوديوم وسط ضوئه المرئي محوًا تامًا حتى يبدو أزرق زاهيًا — أزرق من أي جسم أسود، فلا يمكن حتى أن تُنسب إليه درجة حرارة لونية.

أبيض في النهاية

يروي إحصاء الجوار ضمن 20 فرسخًا فلكيًا قصة أهدأ. فنحو 3.4% فقط من هذه الأقزام البيضاء تبتعد بوضوح عن ألوان الجسم الأسود: اثنان أصفران وثلاثة ورديّة. أما الـ147 الباقية، فتمتد درجات حرارتها اللونية من 3000 إلى 25000 درجة، ووسيطها، 6768 كلفن، يعطي الرمز الست عشري #F9F5FF — قريبًا على نحو لافت من الأبيض القياسي لشاشات الحاسوب. ويعترف المؤلفون ببعض التسلية: فالصورة الشائعة عن أقزام بيضاء مائلة إلى الزرقة ليست تمثيلية، بل هي انحياز في المسوح التي تفضّل النجوم الساطعة الساخنة. وفي المتوسط، الأقزام البيضاء بيضاء حقًا.

رسم الأقراص

أنتج الفريق أيضًا صورًا للأقراص نفسها، آخذًا في الحسبان كيف يُعتم النجم نحو حافته. ففي الأقزام البيضاء الهيدروجينية، تبدو الأقراص شبه متجانسة. أما في الغنية بالكربون والمعادن، فتُعتم الحافة بشدة بل وتتغير درجة لونها: فالنجم الأخضر WD J1330+6435 يصير برتقاليًا في أبعد بكسلات قرصه. وتبقى أسطح هذه النجوم أسطع بما لا يُقاس مما تستطيع أي شاشة عرضه، لكن المؤلفين يتوقعون أن تكون هذه الصور مفيدة في تبسيط العلوم. ويتوقعون أيضًا مزيدًا من المفاجآت: فبين النجم الأخضر والنجم الأزرق، ربما تنتظر في المسوح المستقبلية أقزام بيضاء أخرى خضراء وسماوية وزرقاء زاهية.