تنها ستاره‌های سبز شناخته‌شده کوتوله‌های سفیدند
به آسمان شب نگاه کنید: رنگ ستاره‌ها کم‌رنگ اما واقعی است. ابط‌الجوزا و قلب‌العقرب سرخ‌فام به نظر می‌رسند، شباهنگ و رجل‌الجبار کمی آبی‌فام. برای ستاره‌های معمولی، رنگ یک دماسنج است. نورشان تقریباً از نور یک جسم داغ آرمانی، یعنی جسم سیاه، پیروی می‌کند که با داغ‌تر شدن از نارنجی به سفید و سپس به آبی می‌رود.
اما بیشتر ستاره‌ها بسیار کم‌نورتر از آن‌اند که با چشم غیرمسلح دیده شوند، و حتی با تلسکوپ هم چشم در تاریکی رنگ را خوب تشخیص نمی‌دهد. تصاویر رنگارنگ نجوم بیشتر رنگ کاذب‌اند: برای نمونه، نقشه‌برداری دیجیتال آسمان اسلون (Sloan Digital Sky Survey) نوارهای i، r و g خود را به سرخ، سبز و آبی نگاشت می‌کند، در حالی که چشم انسان تنها نوارهای g و r را پوشش می‌دهد. برای علم سودمند است، اما دربارهٔ اینکه ستاره‌ها واقعاً چگونه به نظر می‌رسند گمراه‌کننده است.
جوّهایی به چگالی یک مایع
کوتوله‌های سفید بقایای چگالی‌اند که بیشتر ستاره‌ها پس از مرگ به جا می‌گذارند. جوّ آن‌ها می‌تواند به‌طرز شگفت‌آوری فشرده باشد — تا حدود 1 گرم بر سانتی‌متر مکعب برای سردترین‌ها، یعنی چگالی یک مایع. در چنین شرایطی، اتم‌های کربن، کلسیم یا سدیم نور را در نوارهایی به‌شدت پهن‌شده، به پهنای صدها تا هزاران آنگستروم، جذب می‌کنند. نوری که می‌گریزد می‌تواند بسیار با نور جسم سیاه فاصله داشته باشد.
Mark Hollands، Boris Gänsicke و Pier-Emmanuel Tremblay از دانشگاه واریک، همراه با Detlev Koester از دانشگاه کیل، پرسش ساده‌ای را مطرح کردند که هیچ‌کس برای این ستاره‌ها به آن نپرداخته بود: این ستاره‌ها برای ناظری انسانی که آن‌قدر نزدیک باشد که قرصشان را ببیند، چه رنگی دارند؟
از طیف تا صفحه‌نمایش
پاسخ از علم رنگ می‌آید، رشته‌ای که صفحه‌نمایش‌ها و روشنایی را واسنجی می‌کند. گروه هر طیف را روی منحنی‌های استانداردی که حساسیت چشم انسان را توصیف می‌کنند (توابع تطبیق رنگ CIE 1931، CIE 1931 colour-matching functions) انتگرال گرفت، سپس نتیجه را به فضای رنگ استاندارد نمایشگرهای رایانه، یعنی sRGB، تبدیل کرد. برای آزمودن، مدلی از خورشید سفیدی بسیار اندکی گرم با کد هگز #FFF1EC به دست می‌دهد؛ یک کوتولهٔ سفید هیدروژنی با دمای 10,000 درجه، آبی کم‌رنگ.
آن‌ها این روش را روی جوّهای مدل، روی ده‌ها طیف رصدشده که به خاطر غرابتشان برگزیده شده بودند، و روی سرشماری کامل 152 کوتولهٔ سفید در فاصلهٔ 20 پارسکی خورشید به کار بستند.
رنگ‌دانی از ستاره‌های مرده
کوتوله‌های سفید با جوّ هیدروژن یا هلیم خالص تقریباً مانند جسم سیاه رفتار می‌کنند. بقیه نه.
- صورتی و ارغوانی. کوتوله‌های سفید غنی از کربن، که مولکول‌های C₂ آن‌ها نوارهای پهنی را در میانهٔ نور مرئی جذب می‌کنند، زیر رنگ‌های جسم سیاه قرار می‌گیرند. یکی از آن‌ها، WD J1011+2845 در فاصلهٔ 14.7 پارسکی، بیشتر نور مرئی خود را فراتر از 600 نانومتر گسیل می‌کند. رنگش صورتی قزل‌آلایی تیره است — به گفتهٔ نویسندگان، احتمالاً سرخ‌ترین ستارهٔ شناخته‌شده از نظر رنگ ادراک‌شده.
- فیروزه‌ای. در برخی کوتوله‌های سفید سرد با آمیزه‌ای از هیدروژن و هلیم، نور سرخ و فروسرخشان را مولکول‌های در حال برخورد جذب می‌کنند. افراطی‌ترینشان فیروزه‌ای می‌شوند.
- زرد. در WD J0744+4649، کلسیم بیشتر نور زیر 460 نانومتر را می‌بلعد: ستاره نارنجی نیست، بلکه زرد است.
- سبز. نور نارنجی WD J1330+6435، با دمای 4,240 درجه، را سدیم جذب می‌کند و نور بنفشش را کلسیم. آنچه باقی می‌ماند در حدود 500 نانومتر به اوج می‌رسد: سبز لیمویی. نویسندگان هیچ ستارهٔ دیگری از هیچ نوعی نمی‌شناسند که ادعا شده باشد سبز است، و این کوتوله‌های سفید را تاکنون تنها راه شناخته‌شده برای پدید آوردن یک ستارهٔ سبز می‌کند. یادآوری می‌کنند که طیف آن کمی پرنویز است، اما مدلی قدیمی‌تر هم فام مشابهی به دست می‌دهد.
- آبی در 4,000 درجه. WD J2356−2054 تنها حدود 4,000 درجه دما دارد، اما سدیم میانهٔ نور مرئی‌اش را چنان کامل پاک می‌کند که آبی پررنگ به نظر می‌رسد — آبی‌تر از هر جسم سیاهی، به‌طوری که حتی نمی‌توان به آن دمای رنگ نسبت داد.
در نهایت سفید
سرشماری همسایگی 20 پارسکی داستان آرام‌تری می‌گوید. تنها حدود 3.4٪ از این کوتوله‌های سفید به‌روشنی از رنگ‌های جسم سیاه فاصله می‌گیرند: دو زرد و سه صورتی. برای 147 کوتولهٔ باقی‌مانده، دمای رنگ از 3,000 تا 25,000 درجه گسترده است و میانهٔ آن، 6,768 کلوین، کد هگز #F9F5FF را می‌دهد — به‌طرز چشمگیری نزدیک به سفید استاندارد صفحه‌نمایش‌های رایانه. نویسندگان اعتراف می‌کنند که کمی سرگرم شده‌اند: تصویر رایج کوتوله‌های سفید آبی‌فام نماینده نیست، بلکه سوگیری نقشه‌برداری‌هایی است که ستاره‌های پرنور و داغ را ترجیح می‌دهند. به‌طور میانگین، کوتوله‌های سفید واقعاً سفیدند.
نقاشی قرص‌ها
گروه همچنین تصاویری از خود قرص‌ها ساخت و در نظر گرفت که ستاره چگونه به سوی لبه‌اش تاریک‌تر می‌شود. برای کوتوله‌های سفید هیدروژنی، قرص‌ها تقریباً یکنواخت به نظر می‌رسند. برای آن‌هایی که غنی از کربن و فلزند، لبه به‌شدت تاریک می‌شود و حتی فامش تغییر می‌کند: ستارهٔ سبز WD J1330+6435 در بیرونی‌ترین پیکسل‌های قرصش نارنجی می‌شود. سطح این ستاره‌ها همچنان بسیار درخشان‌تر از آن است که هر صفحه‌نمایشی بتواند نشان دهد، اما نویسندگان انتظار دارند این چهره‌نگاری‌ها برای ترویج علم سودمند باشند. آن‌ها شگفتی‌های بیشتری هم انتظار دارند: میان ستارهٔ سبز و ستارهٔ آبی، احتمالاً کوتوله‌های سفید سبز، فیروزه‌ای و آبی پررنگ دیگری در نقشه‌برداری‌های آینده چشم‌به‌راه‌اند.