یک کوتوله‌ی سفید٬ ستاره‌ی مرده‌ای است که تقریباً با خورشید هم‌جرم بوده اما به کوچکی زمین است٬ بنابراین گرانش روی سطح آن بی اندازه بزرگ است- بعنوان مثال٬ چیزی که چند گرم بر روی سیاره ما وزن داشته باشد روی یک کوتوله‌ی سفید چندین تن وزن خواهد داشت. با وجود چنین ویژگی‌های عجیب و غریبی که این ستاره‌ها دارند٬ ستاره‌های کوتوله متداول‌ بوده و ۵ درصد کلِ ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند که نزدیک‌ترین آن‌ها فقط ۸/۶ سال نوری با ما فاصله دارد؛ ستاره‌ی درخشانِ چرخنده‌ای بنام سیروس (Sirius). خورشید ما پس از گذشت ۷/۸ میلیون سال به یک کوتوله‌ی سفید تبدیل خواهد شد.

ستاره‌های آلوده

گرانش بی‌نهایت زیادِ یک کوتوله‌ی سفید عادی٬ موجب می شود تا عناصر سنگین به زیر سطح آن٬ جایی‌که قابل مشاهده نیستند٬ کشانده شوند. به عنوان نتیجه٬ منجمان تنها اتم‌های هیدروژن یا هلیوم را بر روی سطح یک کوتوله‌ی سفید آشکارسازی کرده‌اند؛ آن‌ها با مشاهده‌ی ردپای آن اتم‌ها در خطوط  جذبیِ طیف آن ستاره٬ به این نتیجه رسیده‌اند. با این وجود٬ در بعضی موارد شهابسنگ‌هایی که به تازگی به ستاره برخورد کرده‌اند موقتاً سطح آن ستاره را با عناصر سنگین‌تری که قابل مشاهده است٬ آلوده کرده‌اند.
سییی خو (Siyi Xu) فارغ‌التحصیل دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس از طیف‌نگار با منشاء کیهانیِ وضوح-بالای تلسکوپِ فضایی هابل برای دست‌یافتن به طیف فرابنفش شش کوتوله‌ی سفید آلوده استفاده کرده است. به گفته‌ی وی: «دو ستاره واقعاً خارق‌العاده بودند.» «بعد از آن‌که داده‌ها بدست رسید٬ دوست داشتیم که بدانیم این خطوط چه هستند. کاملاً سردرگم بودیم.»
برای حدود شش ماه٬ ستاره‌شناسان درگیرِ توضیح این خطوط طیفیِ غیرعادی بوده‌اند. این تیم ابتدا تصور می‌کرده که مشکل از تلسکوپ هابل است اما ستاره‌های دیگر از چنین خطوط عجیبی برخوردار نبودند، بعلاوه طول‌موج‌های این خطوط بر هیچ اتمی منطبق نبود.

گرم‌تر از خورشید

مشاور خو٬ مایکل جورا (Michael Jura) به او پیشنهاد داد تا طیف فرابنفش خورشید را بیازماید. در نتیجه‌ او توانست خطوط مختلفی از هیدروژن مولکولی را بیابد که با آن‌ خطوطی که در طیف ستاره وجود داشت٬ تطابق داشت. به بیان خو٬ «واقعاً؟! هیدروژن مولکولی؟! آن هم در چنان دمای بالایی؟!» دو کوتوله‌ی سفید- گیکلاس (Giclas  ۲۹-۳۸) در برج حوتِ صورت فلکی و GD 133 در برج اسد- از سطوحی با دماهای ۱۱۸۲۰ و ۱۲۱۲۰ کلوین٬ بسیار گرم‌تر از خورشید که سطحی با دمای معتدلِ ۵۷۸۰ کلوین دارد٬ برخوردارند.
سپس این تیم که متشکل از یک ستاره‌شناس از دانشگاه کیل (Kiel) نیز است- متوجه هیدروژن مولکولی در کوتوله‌ی سفیدی موسوم به GD 31 شده که دیگران آن را کشف کرده‌اند. کوتوله‌ای که در صورت فلکی  نهنگ قرار داشته و حتی گرم‌تر نیز هست: ۱۳۷۰۰ کلوین.
به گفته‌ی یک متخصص کوتوله‌های سفید٬ جی هولبرگ (Jay Holberg) از دانشگاه آریزونا در تاکسون٬ ‌که کتابی درباره‌ی سیروس و همنشین کوتوله‌ی سفیداش نوشته اما درگیر این مطالعه نبوده :«مولکول‌های هیدروژن‌ به آسانی از هم جدا می‌شوند- تصور می‌کردم که مقدار قابل مشاهده‌ای از مولکول‌های هیدروژن را بدست نیاورید.» هولبرگ کشف چنین چیزی را بسیار چشمگیر می‌خواند.

در کمین لکه‌های خورشیدی

مقدم بر نتیجه‌ای که حاصل شده است٬ داغ‌ترین ستاره‌ای که هیدروژن مولکولی را داراست خورشید ماست؛ با لکه‌هایی سردتر از سطحِ آن٬ که جولانگاهِ این مولکول‌هاست. اما گرانش و چگالیِ عظیمی که بر روی کوتوله‌های سفید وجود دارد فشار شدیدی را تولید می‌کند که باعث مجبور ساختن بعضی از اتم‌های هیدروژن برای پیوند با همدیگر می‌شود. منجمان از روی خطوط طیفی تخمین می‌زنند که حدود یک مولکول هیدروژن به ازای هر ۱۰۰۰۰۰ اتم وجود داشته باشد.
این کشف می‌تواند به چیز دیگری منجر شود: اولین آشکارسازیِ دوتریوم در سیستم‌های خورشیدی دیگر. به گفته‌ی جورا: «می‌توانیم ابزار دیگری را برای درک تاریخچه٬ تحول و تشکیل سیارات فراخورشیدی داشته باشیم.» برخلاف هیدروژن‌ معمولی که هسته‌ی آن یک پروتون داشته و چیز دیگری ندارد٬ دوتریوم یک پروتون و یک نوترون دارد. بنابراین وزن آن دوبرابر هیدروژن معمولی است. پدیده‌ی مهبانگ این ایزوتوپ را تولید می‌کند٬ اما واکنش‌های هسته‌ای در ستاره‌ها آن را نابود می سازند؛ بنابراین کوتوله‌های سفید٬ تمامیِ دوترویم اصلی‌شان را نابود ساخته‌اند.
با این وجود٬ شهابسنگ‌هایی که به این ستاره‌ها برخورد می‌کنند احتمالاً هنوز  بتوانند موجب زایش دوتریوم شوند. ستاره‌شناسان قادر نیستند تا دوتریم اتمی را بر روی کوتوله‌های سفید مشاهده کنند زیرا خطوط طیفی هیدروژنی٬ موجب پایمال شدن آنان می‌شود. اما اگر کوتوله‌های سفید مولکول‌هایی داشته باشند که شامل اتم‌های دوتریم باشند٬ مشاهده‌گران ممکن است آن‌ها را ببینند؛ چون چنین خطوط طیفی به دور از خطوط آن مولکول هایی خواهد بود که هیدروژن معمولی را تشکیل داده‌اند.

آب زمینی ۱۰ برابر دوتریوم غنی‌تری نسبت به هیدروژن موجود در ابرهای بین ستاره‌ای دارد که منظومه‌ی شمسی را بوجود آورده‌اند. به گفته‌ی جورا: «بسیار جذاب خواهد بود دانستن این‌که آیا سیستم‌های سیاره‌ای دیگر از افزایش یکسانِ دوترویم برخوردارند یا نه.»

این ستاره‌شناسان کشف خود را در ۱ آوریل در مجله‌ی Astrophysical Journal Letters گزارش داده‌اند که نمونه‌ی پیش‌چاپ آن برروی arXiv موجود است.