The zvezde so najbolj neverjetni fizični motorji v vesolju. Izžarevajo svetlobo in toploto ter v svojih jedrih ustvarjajo kemične elemente. Ko pa jih opazovalci opazujejo na nočnem nebu, vidijo le tisoče luči svetlobe. Nekateri so videti rdečkasto, drugi rumeni ali beli ali celo modri. Te barve dejansko namigajo o temperaturah in starosti zvezd in kje so v življenjski dobi. Astronomi "razvrstite" zvezde po svojih barvah in temperaturah, rezultat pa je znameniti graf, imenovan Hertzsprung-Russell Diagram. H-R diagram je grafikon, ki se ga vsak učenec astronomije nauči že zgodaj.
Učenje osnovnega diagrama H-R
Na splošno je diagram H-R "zaplet" temperature v primerjavi z svetilnost. Zamislite "svetilnost" kot način za določitev svetlosti predmeta. Temperatura je nekaj, kar vsi poznamo, na splošno kot toplota predmeta. Pomaga opredeliti nekaj, kar imenujemo zvezda spektralni razred, kar astronomi tudi ugotovijo s študijem valovne dolžine svetlobe, ki prihajajo iz zvezde. Torej, v standardnem H-R diagramu so spektralni razredi označeni od najbolj vročih do najbolj hladnih zvezd, s črkami O, B, A, F, G, K, M (in izven L, N in R). Ti razredi predstavljajo tudi posebne barve. V nekaterih H-R diagramih so črke razporejene po zgornji vrstici grafikona. Vroče modro-bele zvezde ležijo na levi strani, hladnejše pa bolj na desni strani lestvice.
Osnovni diagram H-R je označen kot prikazan tukaj. Imenuje se skoraj diagonalna črta glavno zaporedje. Skoraj 90 odstotkov zvezd v vesolju obstaja ob tej črti naenkrat v svojem življenju. To storijo, medtem ko v svojih jedrih še vedno zlivajo vodik v helij. Sčasoma jim zmanjka vodika in začne topiti helij. Takrat se razvijejo v velikane in superjane. Na tabeli se takšne "napredne" zvezde končajo v zgornjem desnem kotu. Zvezde, kot je Sonce, lahko uidejo to pot in se na koncu zmanjšajo, da postanejo beli palčki, ki so prikazani v spodnjem levem delu grafikona.
Znanstveniki in zadaj za diagramom H-R
Diagram H-R sta leta 1910 razvila astronoma Ejnar Hertzsprung in Henry Norris Russell. Oba moška sta delala s spektri zvezd - se pravi, da sta s pomočjo preučevala svetlobo zvezd spektrografi. Ti instrumenti razgrajujejo svetlobo na njene komponente valovne dolžine. Način pojava zvezdnih valovnih dolžin daje namige kemičnim elementom v zvezdi. Prav tako lahko razkrijejo podatke o njegovi temperaturi, gibanju skozi prostor in jakosti magnetnega polja. Z narisom zvezd na diagramu H-R glede na njihove temperature, spektralne razrede in svetilnost lahko astronomi razvrstijo zvezde v različne tipe.
Danes obstajajo različne različice grafikona, odvisno od tega, katere posebne značilnosti želijo astronomi sestaviti. Vsak grafikon ima podobno postavitev, najsvetlejše zvezde se raztezajo proti vrhu in se vijejo levo zgoraj, nekaj pa v spodnjih kotih.
Jezik diagrama H-R
Diagram H-R uporablja izraze, ki so znani vsem astronomom, zato se je vredno naučiti "jezika" grafikona. Večina opazovalcev je verjetno slišal izraz "magnituda", kadar se uporablja za zvezde. To je merilo svetlost zvezde. Vendar bi lahko zvezda pojaviti svetlo iz več razlogov:
- Lahko bi bila dokaj blizu in tako videti svetlejša od ene dlje
- Lahko bi bilo svetlejše, ker je bolj vroče.
Za H-R diagram astronomi zanimajo predvsem "notranjo" svetlost zvezde - to je njena svetlost zaradi tega, kako v resnici je vroča. Zato je svetilnost (omenjena prej) narisana vzdolž osi y. Bolj ko je zvezda bolj masivna, bolj je svetleča. Zato so najbolj vroče, najsvetlejše zvezde narisane med velikani in nadgradi v diagramu H-R.
Temperatura in / ali spektralni razred sta, kot že omenjeno, določena z natančnim pregledovanjem zvezde. Skrite v svojih valovnih dolžinah so namigi o elementih, ki so v zvezdi. Vodik je najpogostejši element, kot prikazuje slika delo astronomke Cecelije Payne-Gaposchkin v začetku 1900-ih. Vodik se zliva, da v jedru nastane helij, zato astronomi vidijo tudi helij v zvezdnem spektru. Spektralni razred je zelo povezan s temperaturo zvezde, zato so najsvetlejše zvezde v razredih O in B. Najbolj kul zvezde sta v razredih K in M. Zelo kul predmeti so tudi zatemnjeni in majhni in vključujejo celo rjave pritlikavke.
Upoštevati je treba, da nam H-R diagram lahko pokaže, kakšen zvezdni tip lahko postane zvezda, ni pa nujno napovedovanje sprememb v zvezdi. Zato imamo astrofizika - ki uporablja zakone fizike za življenje zvezd.