يستضيف الكون عددًا لا يحصى من أنواع النجوم، بما في ذلك النجوم العملاقة، والعمالقة، والتسلسل الرئيسي، والأقزام الحمراء، والأقزام البنية، والأقزام البيضاء، والنجوم النيوترونية. ما يجعل هذه النجوم بارزة هو أحجامها فقط، ولكن ألوانها، حيث أن كل نجم يستضيف لونًا مميزًا بناءً على درجة حرارة سطحه، وتحديدًا البرتقالي والأحمر والأزرق والأبيض بناءً على درجات الحرارة الباردة إلى الأكثر سخونة. في حين أن العلاقة بين ألوان النجوم ودرجات حرارة السطح معروفة منذ فترة طويلة في جميع أنحاء علم الفلك، فماذا لو كان من الممكن أن تتغير ألوان النجوم بناءً على معايير محددة، بما في ذلك غلافها الجوي؟
الآن، ربما يكون فريق من الباحثين بقيادة جامعة وارويك قد قدم طريقة جديدة للنظر حرفيًا إلى النجوم، حيث كشفوا عن دليل جديد على أن الأقزام البيضاء تظهر ألوانًا مختلفة عما يوحي به اسمها. نُشرت هذه النتائج مؤخرًا في مجلة RAS Techniques and Instruments ويمكن أن توفر رؤى جديدة حول تكوين وتطور النجوم في جميع أنحاء الكون. وذلك لأنه يشار إلى النجوم باسم “المشعات المثالية”، وتسمى أيضًا أجسام الجسم الأسود، مما يعني أنها تمتص كل الإشعاع الكهرومغناطيسي ولا تعكس شيئًا. باختصار، يعتمد توهجها كليًا على درجة الحرارة.
يقول الدكتور مارك هولاندز، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة وارويك والمؤلف الرئيسي للدراسة، لموقع Universe Today: “عندما يصبح الجسم أكثر سخونة، فإنه ينبعث المزيد من الضوء في الأطوال الموجية الضوئية، ويتغير من الأحمر إلى البرتقالي (فكر في حداد يعمل على قطعة من المعدن الساخن)”. “في نهاية المطاف، ستصبح هذه الألوان البرتقالية أكثر شحوبًا، وبحلول 6000 كلفن سيظهر الجسم الأسود باللون الأبيض فقط لأن معظم إشعاعه سينتشر عبر الأطوال الموجية الضوئية. بالنسبة لدرجات الحرارة الأعلى، سيبدأ الجسم في التوهج باللون الأزرق الشاحب حيث ينبعث معظم ضوءه في الأشعة فوق البنفسجية. هذه المجموعة من الأحمر / البرتقالي / الأبيض / الأزرق هي الألوان الوحيدة الممكنة لجسم أسود حقيقي.”
بالنسبة للدراسة، استخدم الباحثون سلسلة من نماذج الكمبيوتر لدراسة 151 قزمًا أبيض على بعد 20 فرسخًا فلكيًا (65 سنة ضوئية) من الأرض وكيف يمكن للأقزام البيضاء أن تتحدى الفهم القديم لكون النجوم أجسامًا سوداء. كان سبب اختيار الأقزام البيضاء هو خصائصها المتطرفة مقارنة بنجوم التسلسل الرئيسي مثل شمسنا، وأبرزها الأقزام البيضاء التي تتمتع بأجواء أكثر كثافة. ويطمح الباحثون إلى معرفة ما إذا كان وجود عناصر معينة مثل الكربون أو الكالسيوم أو الصوديوم في أغلفتها الجوية الكثيفة يمكن أن يؤثر على وهج الأقزام البيضاء.
في النهاية، وجد الباحثون أن إجمالي خمسة أقزام بيضاء من أصل 151 عينة أظهرت أن مزيجًا من الغلاف الجوي الكثيف للقزم الأبيض مع عناصر معينة يمكن أن يتسبب في توهج هذه الأقزام البيضاء الخمسة باللونين الوردي والأصفر، وتحديدًا اثنين من الأقزام البيضاء وثلاثة وردية. يشير هذا إلى أن حوالي 3.3% من الأقزام البيضاء في الكون يمكن أن تظهر ألوانًا مختلفة غير اللون الأبيض.
قزم أبيض يتكون غلافه الجوي من الكربون ويظهر باللون الوردي. (الائتمان: مارك أ. جارليك / جامعة وارويك)
قال الدكتور بوريس جانسيك، الأستاذ في قسم الفيزياء بجامعة وارويك والمؤلف المشارك في الدراسة: “قد لا يبدو واحد من كل ثلاثين جزءًا كبيرًا، ولكن عبر إجمالي عدد الأقزام البيضاء في الكون، لا يزال هناك الكثير من النجوم ذات الألوان الغريبة”. “ومع ذلك، إذا أخذنا الوسيط عبر مجموعة تمثيلية من الأقزام البيضاء، فسنجد أن القزم الأبيض المتوسط هو في الحقيقة أبيض.”
وفيما يتعلق بالعناصر المحددة المسؤولة عن تغيير ألوان القزم الأبيض، وجد الباحثون أن الكربون يتسبب في ظهور الأقزام البيضاء باللون الوردي أو الأرجواني، بينما تميل الأقزام البيضاء الباردة التي تحتوي على الهيدروجين والهيليوم إلى اللون الأزرق السماوي أو الأزرق. بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن الأقزام البيضاء التي تحتوي أغلفتها الجوية على حطام من نظامها الكوكبي الأصلي تكون عادةً خضراء اللون.
كما ذكرنا، يتم تحديد ألوان النجوم عادة من خلال درجات حرارة سطحها، حيث تتراوح النجوم الأكثر سخونة إلى النجوم الباردة في عدة ألوان، بما في ذلك الأزرق والأبيض والأزرق والأبيض والأبيض المصفر والأصفر (شمسنا) والبرتقالي والأحمر. كلما كان النجم أكبر، كلما كان أكثر سخونة وأكثر زرقة. لكن بينما توضح هذه الدراسة إمكانية وجود استثناءات لهذه الفكرة القديمة، هل يمكن للنجوم الأخرى أيضًا أن تظهر ألوانًا غير متوقعة؟
يقول الدكتور هولاندز لموقع Universe Today: “إن الفئة الأخرى من الأجسام التي يمكن أن تخالف القاعدة هي الأقزام البنية”. “هذه أجسام دون نجمية باردة جدًا بحيث لا يمكنها دمج الهيدروجين في قلبها، ولكنها يمكنها دمج الديوتيريوم بدلاً من ذلك. نظرًا لأن هذه أجسام باردة جدًا (مقارنة بالنجوم العادية) فإن معظم إشعاعاتها تكون في الأشعة تحت الحمراء، لكن بعضها لا يزال يخرج بأطوال موجية بصرية. ولأن الأقزام البنية يمكن أن تحتوي أيضًا على أجواء كثيفة، فإن الامتصاص من الصوديوم والبوتاسيوم والجزيئات مثل أكسيد التيتانيوم يمكن أيضًا أن يغير ألوانها بعيدًا عن ألوان الجسم الأسود. بعض علماء الفلك الذين يدرسون الأقزام البنية قد نظرت إلى مظهرهم في الماضي وخلصت إلى أنهم يمكن أن يظهروا باللون البنفسجي!
ما هي الأفكار الجديدة حول الأقزام البيضاء وألوان النجوم الأخرى التي سيقدمها الباحثون في السنوات والعقود القادمة؟ الوقت وحده هو الذي سيخبرنا، ولهذا السبب نحن ندرس!
كما هو الحال دائمًا، استمر في ممارسة العلوم واستمر في البحث!
