Οι αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Warwick ανακάλυψαν ότι οι λευκοί νάνοι μπορούν να παρουσιάζουν μια εντυπωσιακή ποικιλία χρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων του πράσινου, του ροζ, του μωβ, του κίτρινου και του κυανού. Μεταξύ των ευρημάτων τους βρίσκεται το πρώτο γνωστό άστρο που θα φαινόταν πραγματικά πράσινο στο ανθρώπινο μάτι.
Σύμφωνα με δημοσίευμα του Science Daily, για τα περισσότερα άστρα, το χρώμα συνδέεται στενά με τη θερμοκρασία. Τα ψυχρότερα άστρα εμφανίζονται πορτοκαλί, άστρα όπως ο Ήλιος μας φαίνονται λευκά, ενώ τα θερμότερα άστρα λάμπουν με απαλό μπλε χρώμα. Η σχέση αυτή είναι παρόμοια με τη θέρμανση ενός κομματιού σιδήρου, το οποίο αλλάζει χρώμα από κόκκινο σε πορτοκαλί και τελικά σε λευκό καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του.
Οι λευκοί νάνοι, τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα άστρων παρόμοιων με τον Ήλιο μας, θεωρούνταν επί μακρόν ότι ακολουθούν το ίδιο μοτίβο. Στην πραγματικότητα, πήραν το όνομά τους επειδή τα πρώτα παραδείγματα που ανακαλύφθηκαν ήταν ασυνήθιστα θερμά και εμφανίζονταν λευκά ή ανοιχτά μπλε. Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν πλέον ότι αυτά τα αστρικά υπολείμματα μπορούν να παράγουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα χρωμάτων.
Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό RAS Techniques and Instruments (RASTI), υποδηλώνουν ότι ορισμένοι λευκοί νάνοι θα έμοιαζαν εντυπωσιακά διαφορετικοί από τα συνηθισμένα άστρα, εάν μπορούσαν να παρατηρηθούν από αρκετά κοντινή απόσταση.
«Τα περισσότερα άστρα, συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων λευκών νάνων, συμπεριφέρονται σαν “τέλεια σώματα που εκπέμπουν ακτινοβολία”, επομένως το χρώμα τους καθορίζεται σχεδόν αποκλειστικά από τη θερμοκρασία. Ωστόσο, κανείς δεν είχε εξετάσει πραγματικά τι άλλο θα μπορούσε να είναι δυνατό για τους λευκούς νάνους», δήλωσε ο δρ Μαρκ Χόλαντς, υπότροφος Warwick Prize Fellow στην Ομάδα Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου του Warwick, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. «Αποδεικνύεται ότι αυτά τα απίστευτα πυκνά άστρα μπορούν να παράγουν χρώματα που κανείς δεν περίμενε, και ορισμένα από αυτά με εξέπληξαν πραγματικά».
Ορισμένα νεκρά άστρα λάμπουν με απροσδόκητα χρώματα
Η εξήγηση βρίσκεται στην εξαιρετική πυκνότητα των ατμοσφαιρών των λευκών νάνων. Στους ψυχρότερους από αυτούς τους αστέρες, το ατμοσφαιρικό υλικό μπορεί να φτάσει σε πυκνότητες περίπου 1 γραμμαρίου ανά κυβικό εκατοστό, συγκρίσιμες με εκείνες του νερού και εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την πυκνότητα της ορατής επιφάνειας του Ήλιου, η οποία είναι γνωστή ως φωτόσφαιρα.
Υπό αυτές τις ακραίες συνθήκες, μικρές ποσότητες στοιχείων όπως ο άνθρακας, το ασβέστιο και το νάτριο αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον πλάσμα ηλίου. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις επιτρέπουν στα στοιχεία να απορροφούν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα μηκών κύματος φωτός από ό,τι θα απορροφούσαν σε περιβάλλοντα με μικρότερη πυκνότητα.
Ως αποτέλεσμα, το φως που διαφεύγει από έναν λευκό νάνο μπορεί να αποκτήσει χρώματα που κανονικά δεν θα αναμένονταν με βάση αποκλειστικά τη θερμοκρασία του. Αντί να εμφανίζονται πορτοκαλί, λευκά ή μπλε, ορισμένα από αυτά τα άστρα αποκτούν εντελώς διαφορετικές αποχρώσεις.
Επειδή κανένας λευκός νάνος δεν βρίσκεται αρκετά κοντά ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να διακρίνουν απευθείας το χρώμα του με το ανθρώπινο μάτι, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μετρήσεις του αστρικού φωτός για να προσδιορίσουν πώς θα φαινόταν κάθε άστρο.
Ανέλυσαν αστρικά φάσματα, τα οποία παράγονται με τον διαχωρισμό του φωτός στα επιμέρους μήκη κύματός του, όπως ακριβώς ένα πρίσμα διαχωρίζει το ηλιακό φως στα χρώματα του ουράνιου τόξου. Κάθε φάσμα λειτουργεί ως ένα χαρακτηριστικό αποτύπωμα, αποκαλύπτοντας πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία και τη χημική σύσταση ενός άστρου.
Επεξεργαζόμενη αυτές τις μετρήσεις μέσω ενός μοντέλου ανθρώπινης χρωματικής όρασης, η ομάδα υπολόγισε τα χρώματα που θα αντιλαμβάνονταν πραγματικά οι άνθρωποι. Η προσέγγιση αυτή έδειξε ότι τα φασματικά δεδομένα μπορούν να αποκαλύψουν όχι μόνο από τι αποτελείται ένα άστρο και πόσο θερμό είναι, αλλά και την πραγματική οπτική του εμφάνιση.
Οι αστρονόμοι εντοπίζουν το πρώτο γνωστό πράσινο άστρο
Όταν οι ερευνητές εξέτασαν λευκούς νάνους σε ολόκληρο τον ουρανό, διαπίστωσαν ότι τα άστρα μπορούσαν να χωριστούν σε διάφορες χρωματικές ομάδες, ανάλογα με τη χημική σύσταση των ατμοσφαιρών τους.
Οι λευκοί νάνοι που περιέχουν μεγάλες ποσότητες άνθρακα εμφανίζονται συχνά ροζ ή μωβ. Άλλοι, οι οποίοι έχουν συσσωρεύσει υλικό από κατεστραμμένους αστεροειδείς και κομήτες, δηλαδή υπολείμματα πλανητικών συστημάτων που κάποτε τους περιέβαλλαν, τείνουν να φαίνονται κίτρινοι. Οι ψυχρότεροι λευκοί νάνοι, των οποίων οι ατμόσφαιρες περιέχουν τόσο υδρογόνο όσο και ήλιο, μπορούν να αποκτήσουν κυανή ή ανοιχτή μπλε απόχρωση. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν μόρια υδρογόνου συγκρούονται με άτομα ηλίου υπό τις τεράστιες πιέσεις που επικρατούν σε αυτά τα άστρα.
Ίσως η πιο αξιοσημείωτη ανακάλυψη ήταν το WD J1330+6435, ένας λευκός νάνος με θερμοκρασία περίπου 4.000 βαθμών Κελσίου. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το άστρο έχει προσελκύσει βραχώδη υπολείμματα από το πρώην πλανητικό του σύστημα, εισάγοντας ασβέστιο, λίθιο και νάτριο στην ατμόσφαιρά του. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των ερευνητών, αυτά τα στοιχεία προσδίδουν στο άστρο μια χαρακτηριστική κιτρινοπράσινη απόχρωση, γνωστή ως chartreuse.
Από όσο γνωρίζει η ομάδα, κανένα άλλο άστρο, είτε εξακολουθεί να πραγματοποιεί πυρηνική σύντηξη είτε έχει ήδη πεθάνει, δεν έχει αναγνωριστεί με αξιόπιστο τρόπο ως πραγματικά πράσινο. Αυτό καθιστά το WD J1330+6435 το πρώτο γνωστό παράδειγμα πράσινου άστρου στον Γαλαξία μας.
Ο δρ Χόλαντς πρόσθεσε: «Τα ίχνη νατρίου στην ατμόσφαιρα αυτού του λευκού νάνου απορροφούν το πορτοκαλί τμήμα του φάσματος, αφήνοντας πίσω τους μια απόκοσμη πράσινη λάμψη. Φανταστείτε να στέκεστε σε έναν πλανήτη και να κοιτάζετε ψηλά ένα πράσινο άστρο. Μοιάζει με κάτι βγαλμένο από την επιστημονική φαντασία».
Ένα νεκρό άστρο που ίσως είναι το πιο κόκκινο που έχει εντοπιστεί ποτέ
Στο άλλο άκρο του χρωματικού φάσματος, οι αστρονόμοι εντόπισαν έναν ακόμη εξαιρετικό λευκό νάνο, ο οποίος ενδέχεται να είναι το πιο κόκκινο άστρο που έχει καταγραφεί ποτέ. Γνωστό ως WD J1011+2845, αυτό το αστρικό υπόλειμμα βρίσκεται μόλις 48 έτη φωτός από τη Γη. Διαθέτει μια βαθιά ζώνη συναγωγής, η οποία μεταφέρει άνθρακα από το εσωτερικό του προς την επιφάνειά του.
Μόλις φτάσουν εκεί, τα μόρια άνθρακα μεταβάλλουν δραστικά τα μήκη κύματος του φωτός που διαφεύγει από το άστρο. Σχεδόν ολόκληρο το φως του μετατοπίζεται προς μήκη κύματος μεγαλύτερα από 600 νανόμετρα, δημιουργώντας μια ασυνήθιστα βαθιά σομόν-ροζ εμφάνιση.
Το χρώμα που προκύπτει διαφέρει από οτιδήποτε παρατηρείται συνήθως στα συνηθισμένα άστρα και καθιστά το WD J1011+2845 ένα ακόμη εντυπωσιακό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η ασυνήθιστη χημεία των λευκών νάνων μπορεί να αναδιαμορφώσει την εμφάνισή τους.
Πόσο συχνά μπορεί να υπάρξουν τέτοια αστέρια με ασυνήθιστα χρώματα ;
Για να προσδιορίσουν εάν αυτά τα αξιοσημείωτα χρώματα αποτελούν σπάνιες εξαιρέσεις ή μέρος ενός ευρύτερου φαινομένου, οι ερευνητές εξέτασαν επίσης ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα 151 λευκών νάνων που βρίσκονται σε απόσταση έως και 20 παρσέκ (περίπου 65 έτη φωτός) από τη Γη. Μεταξύ αυτών των άστρων, πέντε είχαν ασυνήθιστα χρώματα. Τα δύο εμφανίζονταν κίτρινα, ενώ τα τρία ήταν ροζ.
Με βάση αυτά τα αποτελέσματα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι περίπου ένας στους 30 λευκούς νάνους σε ολόκληρο το Σύμπαν θα μπορούσε να εμφανίζει ένα απροσδόκητο χρώμα. Αν και αυτό αντιπροσωπεύει ένα σχετικά μικρό ποσοστό, υποδηλώνει ότι τεράστιοι αριθμοί αστρικών υπολειμμάτων με παράξενα χρώματα υπάρχουν σε ολόκληρο το Σύμπαν.
Τα υπόλοιπα 146 άστρα εξετάστηκαν με τη χρήση μιας μέτρησης γνωστής ως θερμοκρασία χρώματος. Αυτή περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο συγκρίνεται το χρώμα ενός αντικειμένου με εκείνο ενός ιδανικού σώματος που εκπέμπει ακτινοβολία σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η ίδια έννοια χρησιμοποιείται ευρέως για τον χαρακτηρισμό του οικιακού φωτισμού, όπως στους λαμπτήρες που χαρακτηρίζονται ως «θερμό λευκό» στους 3.000 K ή «ψυχρό λευκό» στους 6.000 K.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η διάμεση θερμοκρασία χρώματος αυτών των λευκών νάνων ήταν περίπου 6.800 Κέλβιν, τιμή που αντιστοιχεί σε φως το οποίο φαίνεται λευκό στο ανθρώπινο μάτι. Το εύρημα αυτό αμφισβητεί επίσης την ευρέως διαδεδομένη εντύπωση ότι οι λευκοί νάνοι είναι συνήθως μπλε. Οι θερμότεροι, πιο μπλε λευκοί νάνοι εκπέμπουν περισσότερο φως και παραμένουν ορατοί σε μεγαλύτερες αποστάσεις, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται δυσανάλογα συχνά στις αστρονομικές έρευνες που επιλέγουν άστρα με βάση τη φωτεινότητά τους.
Όταν, αντίθετα, οι αστρονόμοι εξετάζουν έναν πιο αντιπροσωπευτικό πληθυσμό άστρων που βρίσκονται κοντά στη Γη, διαπιστώνουν ότι ο τυπικός λευκός νάνος είναι τελικά λευκός.
Ο καθηγητής Μπόρις Γκένσικε, από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Warwick, δήλωσε: «Το ένα στα τριάντα μπορεί να μη φαίνεται μεγάλο ποσοστό, αλλά αν λάβουμε υπόψη ολόκληρο τον πληθυσμό των λευκών νάνων στο Σύμπαν, εξακολουθεί να αντιστοιχεί σε έναν τεράστιο αριθμό άστρων με παράξενα χρώματα. Ωστόσο, εάν υπολογίσουμε τη διάμεση τιμή σε έναν αντιπροσωπευτικό πληθυσμό λευκών νάνων, διαπιστώνουμε ότι ο μέσος λευκός νάνος είναι πράγματι λευκός».
www.worldenergynews.gr
