אסטרונומים מזהים לראשונה כוכב ירוק ביקום

"לאנשים יש כוכבים שאינם זהים. עבור חלק, הנודדים, הכוכבים הם מדריכים. עבור אחרים, הם לא יותר מאורות קטנות." ציטוט זה מ"הנסיך הקטן" מזכיר לנו שהעין האנושית מייחסת משמעויות רבות לשמיים הליליים. עם זאת, באסטרונומיה, האור הנפלט מגוף שמימי עוקב אחר חוקים פיזיקליים מוגדרים היטב, ביניהם חוק ויין, הכללה בסיסית המקשרת את טמפרטורת הכוכב לצבע שהוא מציג.

הגילוי האחרון של WD J1330+6435, ננס לבן הנמצא במרחק של כ-280 שנות אור מכדור הארץ, בשבט דרקון, הדהים את הקהילה המדעית כאשר הציג צבע ירוק. זהו התיעוד הראשון של גוף שמימי בעל צבע זה ביקום.

הננסים הלבנים הם גרעינים צפופים שנותרו מכוכבים בעלי מסה נמוכה עד בינונית שהשלימו את דלקיהם הגרעיניים וזרקו את שכבותיהם החיצוניות. מרוכזים בערך בחצי ממסת השמש בנפח דומה לזה של כדור הארץ, גופים אלו נוטים להאיר בטון סגול-לבן טיפוסי. במקרה של WD J1330+6435, עם זאת, ההרכב הכימי של השכבות החיצוניות שינה את התוצאה הסופית.

מסיבה קוסמית ששינתה את האור

השינוי בצבע התרחש מכיוון שהמשקל הקיצוני של הננס הלבן משך והרס שברים סלעיים של כוכבי לכת עתיקים שהקיפו אותו. הספיגה של חומר זה העשירה את אטמוספירת הכוכב עם יסודות כמו סידן, ליתיום, ובמיוחד נתרן.

בתנאים רגילים, אטומי נתרן סופגים טווח ספציפי מאוד של אור כתום, שהוא אותו גוון שנראה במנורות תאורה ציבוריות מסוימות. עם זאת, הסביבה של WD J1330+6435 שינתה התנהגות זו.

בכוכב הננס הלבן הזה, צפיפותו גבוהה כל כך, שאטומי נתרן מופצצים באופן קבוע על ידי אטומי הליום מסביבם, מה שמשפיע על רמות האנרגיה האטומית של הנתרן, הסביר האסטרופיזיקאי מארק הולנדס מאוניברסיטת וורוויק באנגליה, ומחבר המאמר הראשי.מחקר שפורסם בכתב העת RAS טכניקות וכלים .

כאשר הכוכב מרוכז כ-165,000 פעמים את מסת כדור הארץ בנפח מופחת, נוכחות הנתרן החלה לחסום לא רק את האור כתום, אלא גם טווחים של צהוב ואדום.

התוצאה הסופית היא שאטומי נתרן לא סופגים יותר אורך גל מאוד צר של כתום: הם סופגים אורכי גל צהובים, כתומים ואפילו חלק מהאדומים. "ומה שנשאר הוא כוכב עם זוהר ירוק-כתום יפה", הדגיש הולנדס.

אסטרונומית בוריס גנסיקה, אחד ממחברי המחקר, משווה את התופעה לעבודת פלטת צבעים: כאשר מסירים צבעים מסוימים מהערבוב המקורי שהופק על ידי הכוכב, האור שמצליח להימלט לוקח גוון ירוק.

תמונות ממוחשבות מדויקות בצבע של ננסים לבנים. תמונות למעלה שמאל: סיריוס בי הוא הננס הלבן הקרוב ביותר למערכת השמש. האטמוספירה החמה של מימן מעניקה לו צבע כחול בהיר. לעומת זאת, WD J1147–7449 נמצא בין הננסים הלבנים הקרים ביותר בשכונה, עם ספקטרום ללא תכונות ומראה כתום. תמונות למעלה ימין: בשכבות ההעברה של הננסים הלבנים הקרים, פחמן מושך מהגרעין לאווירה הצפופה שלהם השולטת בהליום. זה יוצר מולקולות פחמן דיאטומי, מה שמוביל לגוונים שונים של ורוד. תמונות למטה: משיכת פסולת סלעית ממערכות פלנטריות סביב הננסים הלבנים עשירה את האטמוספירה הקרה של ההליום שלהם באלמנטים כמו סידן, מגנזיום ונתרן. השונות בכמות ובהרכב החומר הנבלע, יחד עם הטמפרטורות השונות של הננסים הלבנים, מייצרים מגוון רחב של צבעים, כולל ירוק. במציאות, כל הכוכבים היו בהירים במיליון פעמים יותר ממה שניתן להציג על מסך. מקור: מארק א. גרניק/אוניברסיטת וורוויק.

מהי חוק וין ומה הסיבה לכך שהיא לא יוצרת "כוכבים ירוקים"?

נדירות הגילוי ניתן להבנה רק באמצעות חוק וין, שנוסחה בסוף המאה ה-19 על ידי הפיזיקאי הגרמני וילהלם וין. החוק קובע כי הצבע הדומיננטי הנפלט על ידי גוף מחומם תלוי ישירות בטמפרטורה שלו:

• כוכבים קרים יותר: מקרינים בעיקר אור בעל אנרגיה נמוכה, עם גוונים אדומים או כתומים;

• כוכבים חמים ביותר: פולטים אור בעל אנרגיה גבוהה, זוהרים בגוונים כחולים;

• כוכבים בטמפרטורה בינונית: כמו השמש שלנו, הנקודה המקסימלית שלהם היא בדיוק בתחום האור הירוק.

מדוע השמש לא נראית לנו ירוקה?

למרות שחוק וינה מראה שרוב האנרגיה שנפלטת מהשמש נמצאת בתחום הירוק, היא גם פולטת כמויות גדולות של אור כחול ואדום בו-זמנית. כאשר כל הצבעים האלה מגיעים יחד לעיניים האנושיות, השילוב מגרה את קולטני הראייה שלנו בצורה מאוזנת. כתוצאה מכך, אנו רואים את אור השמש כלבן (או צהוב בשל השפעות האטמוספירה של כדור הארץ).

זהו הסיבה הפיזית המדויקת לכך שאין כוכבים רגילים בעלי צבע ירוק בשמיים. ה-WD J1330+6435 הצליחה להציג את הגוון הייחודי הזה מכיוון שלא הסתמכה רק על זוהרה התרמי הטבעי: אטמוספירתה פעלה כמסנן כימי שהסיר את הגוונים הכחולים, האדומים והצהובים, והשאיר לעבור את האור הירוק.