พบแล้ว ดาวสีเขียว

ดวงดาวบนท้องฟ้ามีสีสันหลากหลาย มีทั้งสีแดง สีส้ม สีเหลือง สีขาว สีฟ้า นักดาราศาสตร์พบว่า สีของดาวฤกษ์บ่งบอกถึงอุณหภูมิพื้นผิวของดาวนั้น ดาวสีแดงมีอุณหภูมิต่ำที่สุด ร้อนขึ้นไปอีกก็เป็นสีส้ม เหลือง ขาว จนกระทั่งสีฟ้าที่ร้อนที่สุด ลำดับของสีตามอุณหภูมิก็เป็นไปตามสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

แล้วสีเขียวล่ะ ข้ามสีเขียวไปหรือเปล่า จากสีเหลืองก่อนจะเป็นสีฟ้าก็ต้องผ่านสีเขียว มีดาวสีเขียวบนท้องฟ้าบ้างไหม



ดาวไม่ได้เปล่งแสงแค่สีใดสีหนึ่ง แต่แผ่รังสีออกมาในทุกช่วงความยาวคลื่น โดยความเข้มในแต่ละช่วงคลื่นจะต่างไปตามอุณหภูมิของดาว หากวัดความเข้มของรังสีจากดาวฤกษ์ในแต่ละช่วงคลื่นมาเขียนเป็นกราฟความเข้ม-ความยาวคลื่น เส้นกราฟที่ได้จะเป็นรูประฆังคว่ำ

ดาวดวงใดจะปรากฏเป็นสีอะไร จึงไม่ได้ขึ้นกับว่าดาวนั้นแผ่รังสีสีใดออกมาเข้มที่สุด แต่ขึ้นกับว่ารังสีทั้งหมดที่ดาวนั้นแผ่ออกมาผสมกันแล้วจะกลายเป็นสีอะไร


เส้นกราฟระฆังคว่ำของดาวอุณหภูมิสูงก็จะอยู่ค่อนมาทางความยาวคลื่นสั้น (ร้อน) เช่นสีน้ำเงิน ดาวจึงปรากฏเป็นสีฟ้า ส่วนเส้นกราฟระฆังของดาวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าก็จะอยู่ค่อนมาทางความยาวคลื่นยาว เช่นสีส้มหรือสีแดง ดาวจึงปรากฏเป็นสีส้มหรือสีแดง

ส่วนดาวที่มีอุณหภูมิปานกลางจะมีเส้นกราฟระฆังคว่ำที่มีจุดเข้มที่สุดอยู่ตรงสีเขียว แต่เนื่องจากสีเขียวอยู่ตรงกึ่งกลางของสเปกตรัมของแสงที่ตามองเห็น แสงดาวที่ตาเรามองเห็นจึงมีทั้งสีน้ำเงิน สีเหลือง สีแดง ออกมาในปริมาณสูงด้วย แสงทั้งหมดนี้ผสมกันคือสีขาวดาวพวกนี้จึงมีสีขาว ไม่ใช่สีเขียว ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่บนท้องฟ้าอยู่ในกลุ่มนี้ รวมถึงดวงอาทิตย์ด้วย

ดาวฤกษ์เปล่งแสงสีเขียวทุกดวง แต่ไม่มีดวงใดที่ปรากฏเป็นสีเขียวด้วยเหตุนี้

ยังมีอีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อสีของดาวฤกษ์ได้ นั่นคือชั้นของแก๊สที่ห่อหุ้มดาวฤกษ์อยู่ แก๊สมีสมบัติดูดกลืนรังสี แก๊สแต่ละชนิดเลือกความยาวคลื่นที่ดูดกลืนต่างกัน หากแก๊สที่ล้อมรอบดาวดูดกลืนแสงสีแดงจากดาวไป รังสีรวมของดาวที่เราจะมองเห็นก็จะขาดสีแดงไป สีดาวจึงขยับไปทางสีน้ำเงินเล็กน้อย ในทำนองเดียวกัน หากแก๊สที่ล้อมรอบดาวดูดกลืนแสงสีน้ำเงินจากดาวไป รังสีรวมของดาวที่เรามองเห็นก็จะขาดสีน้ำเงินไป สีดาวจึงขยับไปทางแดงมากขึ้นเล็กน้อย ในกรณีนี้ชั้นแก๊สของดาวจึงทำหน้าที่เหมือนฟิลเตอร์สีตามธรรมชาติที่ทำให้สีดาวเปลี่ยนไปได้



อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนสีที่เป็นผลจากการดูดกลืนของแก๊สนี้มีน้อยมากจนแทบจะมองข้ามไปได้ โดยทั่วไปจึงถือว่าสีของดาวฤกษ์ขึ้นกับอุณหภูมิของดาวเป็นหลัก

"กรณีของดาวแคระขาวมันต่างออกไป" ดร. มาร์ก ฮอลแลนดส์ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอร์วิกในสหราชอาณาจักรกล่าว

ดาวแคระขาวเป็นแก่นของดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัยไปแล้ว ความจริงถือว่าไม่ใช่ดาวฤกษ์ แม้จะแผ่รังสีร้อนแรงยิ่งกว่าดาวฤกษ์ แต่กระบวนการสร้างพลังงานต่างไปจากดาวฤกษ์ ดาวแคระขาวโดยทั่วไปมีมวลราวครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ แต่มีขนาดเล็กมาก ประมาณเท่าโลกเท่านั้น ดาวแคระขาวจึงมีความหนาแน่นสูงมาก เนื้อดาวแคระขาวหนึ่งช้อนชาอาจหนักได้ถึงหลายตันเลยทีเดียว ด้วยเหตุนี้ความโน้มถ่วงที่พื้นผิวของดาวแคระขาวจึงสูงมาก อาจมากกว่าโลกนับแสนเท่า คนธรรมดาที่หนัก 60 กิโลกรัมบนโลกหากไปยืนบนดาวแคระขาวได้ ก็อาจหนักได้ถึง 6,000 ตัน!

เมื่อความโน้มถ่วงที่พื้นผิวสูงมาก บรรยากาศจึงหนาแน่นมากตามไปด้วย ชั้นบรรยากาศของดาวแคระขาวอาจมีความหนาเพียงไม่กี่เซนติเมตรเท่านั้น แต่มีความหนาแน่นได้สูงถึงหนึ่งกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรซึ่งใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำบนโลก ความโน้มถ่วงที่เข้มมากนี้ทำให้อะตอมและโมเลกุลในบรรยากาศต้องอยู่กันอย่างเบียดเสียดจนทำให้ช่วงความยาวคลื่นที่แก๊สดูดกลืนรังสีกว้างขึ้น เรียกว่า การแผ่กว้างเหตุความดัน (pressure broadening) บรรยากาศของดาวแคระขาวจึงมีผลต่อสีของดาวแคระขาวมากกว่าบนดาวฤกษ์



คณะของฮอลแลนดส์จึงทำการวิจัยเพื่อหาว่าบรรยากาศของดาวแคระขาวทำให้สีของดาวแคระขาวเมื่อมองด้วยตามนุษย์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร แต่เนื่องจากดาวแคระขาวจางมากเมื่อมองจากโลก งานวิจัยของนักดาราศาสตร์คณะนี้จึงไม่ได้ถ่ายภาพของดาวแคระขาวโดยตรง แต่ใช้วิธีวิเคราะห์สเปกตรัมของดาวแคระขาวแทน

ผลออกมาทำให้นักดาราศาสตร์ต้องทึ่ง เมื่อพบว่าดาวแคระขาวไม่ได้มีแต่สีขาวเท่านั้น แต่มีสีสันหลากหลายมาก มีทั้งสีเหลือง สีชมพู สีม่วง และสีเขียว โดยพบว่าดาวแคระขาวที่มีคาร์บอนมาก จะมีสีออกไปทางชมพูหรือม่วง ดาวแคระขาวที่เพิ่งกลืนเศษซากของดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหางเข้าไป จะมีสีออกไปทางเหลือง ดาวแคระขาวที่อุณหภูมิไม่สูงมากที่มีบรรยากาศประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมมักมีสีออกไปทางสีฟ้า ส่วนดาวแคระขาวที่มีบรรยากาศที่ประกอบด้วยโซเดียม ก็จะมีสีออกไปทางสีเขียว เพราะโซเดียมดูดกลืนแสงสีส้มไป

ในจำนวนดาวแคระขาว 151 ดวงที่คณะของฮอลแลนดส์ตรวจสอบ พบว่า 146 ดวงมีสีขาวสมชื่อ ส่วนอีกห้าดวงมีสี และที่สำคัญคือ หนึ่งดวงในจำนวนนี้มีสีเขียว ดาวแคระขาวดวงนั้นคือ ดับเบิลยูดี เจ 133001.13+643523.7 (WD J133001.13+643523.7) เรียกย่อ ๆ ว่า เจ 1330

สเปกตรัมของ เจ 1330 แสดงว่ามีแคลเซียม ลิเทียม และโซเดียม

พื้นผิวดาวแคระขาวมีสภาพเหมือนของเหลว ธาตุหนักจึงจมลงสู่เบื้องล่าง บนพื้นผิวจึงมีเพียงธาตุเบาอย่างไฮโดรเจนกับฮีเลียมเท่านั้น ธาตุอย่างโซเดียมก็ไม่ควรจะเหลือบนพื้นผิวด้วย แต่แล้วเหตุใดดาวแคระขาวดวงนี้จึงได้รับอิทธิพลของโซเดียมจนกลายเป็นสีเขียวได้

นักดาราศาสตร์เชื่อว่า โซเดียมที่พบและมาทำให้ดาวแคระขาวเป็นสีเขียวนี้ไม่ใช่โซเดียมบนพื้นผิวดาวแคระขาว แต่อยู่สูงกว่านั้น

ดาวแคระขาวก็มีดาวเคราะห์ได้ หลังจากที่ดาวฤกษ์กลายเป็นดาวแคระขาวไปแล้ว ดาวเคราะห์บางดวงอาจเข้าไปใกล้ดาวแคระขาวมากจนถูกแรงน้ำขึ้นลงของดาวฉีกออกจนแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ดาวเคราะห์หินบางดวงเช่นโลกมีโซเดียมอยู่บนพื้นผิวค่อนข้างมาก ดาวเคราะห์น้อย และดาวหางก็มีโซเดียม เศษดาวเคราะห์ของดาวแคระขาวที่ถูกฉีกออกก็อาจมีโซเดียมได้เช่นกัน และโซเดียมจากเศษดาวเคราะห์ที่กระจัดกระจายอยู่ล้อมรอบดาวแคระขาวนี้เองที่เป็นตัวการที่มาย้อมสีของดาวแคระขาวให้กลายเป็นสีเขียว