The gwiazdy są najbardziej niesamowitymi silnikami fizycznymi we wszechświecie. Promieniują światłem i ciepłem oraz tworzą pierwiastki chemiczne w swoich rdzeniach. Jednak gdy obserwatorzy patrzą na nich na nocnym niebie, widzą tylko tysiące drobnych punktów światła. Niektóre wydają się czerwonawe, inne żółte lub białe, a nawet niebieskie. Te kolory faktycznie dają wskazówki co do temperatur i wieku gwiazd i ich długości życia. Astronomowie „sortuj” gwiazdy według ich kolorów i temperatur, a wynikiem jest słynny wykres zwany diagramem Hertzsprunga-Russella. Schemat H-R to wykres, który każdy uczeń astronomii uczy się wcześnie.
Nauka podstawowego schematu H-R
Ogólnie wykres H-R jest „wykresem” temperatury w porównaniu do jasność. Pomyśl o „jaskrawości” jako sposobie określania jasności obiektu. Temperatura jest wszystkim, co wszyscy znamy, ogólnie jako ciepło obiektu. Pomaga zdefiniować coś, co nazywa się gwiazdą klasa widmowa, które astronomowie odkryli również podczas studiów długości fal światła, które pochodzą z gwiazdy
. Tak więc, na standardowym schemacie H-R, klasy widmowe są oznaczone od najgorętszych do najfajniejszych gwiazd, za pomocą liter O, B, A, F, G, K, M (i dalej do L, N i R). Klasy te reprezentują również określone kolory. Na niektórych schematach H-R litery są rozmieszczone wzdłuż górnej linii wykresu. Gorące niebiesko-białe gwiazdy leżą po lewej stronie, a te chłodniejsze są bardziej w kierunku prawej strony mapy.Podstawowy schemat H-R jest oznaczony jako pokazany tutaj. Prawie ukośna linia nazywa się główna sekwencja. Prawie 90 procent gwiazd we wszechświecie istnieje w tym samym czasie w swoim życiu. Robią to, póki wciąż w jądrach łączą wodór z helem. W końcu brakuje im wodoru i zaczynają topić hel. Wtedy ewoluują, by stać się gigantami i supergiantami. Na wykresie takie „zaawansowane” gwiazdy kończą się w prawym górnym rogu. Gwiazdy takie jak Słońce mogą obrać tę ścieżkę, a następnie ostatecznie się zmniejszyć białe karły, które pojawiają się w lewej dolnej części wykresu.
Naukowcy i nauka za diagramem H-R
Schemat H-R został opracowany w 1910 r. Przez astronomów Ejnara Hertzsprunga i Henry'ego Norrisa Russella. Obaj mężczyźni pracowali z widmami gwiazd - to znaczy badali światło gwiazd za pomocą spektrografy. Instrumenty te rozkładają światło na długości fal składowych. Sposób, w jaki pojawiają się długości fal gwiezdnych, daje wskazówki pierwiastkom chemicznym w gwieździe. Mogą także ujawniać informacje o jego temperaturze, ruchu w przestrzeni i sile pola magnetycznego. Poprzez wykreślanie gwiazd na schemacie H-R zgodnie z ich temperaturami, klasami widmowymi i jasnością astronomowie mogą klasyfikować gwiazdy do różnych typów.
Obecnie istnieją różne wersje mapy, w zależności od konkretnych cech, które astronomowie chcą sporządzić na mapie. Każda mapa ma podobny układ, z najjaśniejszymi gwiazdami rozciągającymi się ku górze i skręcającymi w lewym górnym rogu, a kilka w dolnych rogach.
Język diagramu H-R
Schemat H-R używa terminów znanych wszystkim astronomom, dlatego warto nauczyć się „języka” mapy. Większość obserwatorów prawdopodobnie słyszało termin „jasność” w odniesieniu do gwiazd. To miara jasność gwiazdy. Jednak gwiazda może zjawić się jasne z kilku powodów:
- Może być dość blisko i dzięki temu wygląda jaśniej niż jeden dalej
- Może być jaśniej, ponieważ jest cieplej.
W przypadku diagramu H-R astronomowie interesują się głównie „wewnętrzną” jasnością gwiazdy - to znaczy jej jasnością ze względu na to, jak bardzo jest rzeczywiście gorąca. Właśnie dlatego jasność (wspomniana wcześniej) jest wykreślana wzdłuż osi y. Im bardziej masywna jest gwiazda, tym jest jaśniejsza. Właśnie dlatego najgorętsze, najjaśniejsze gwiazdy są przedstawione wśród gigantów i nadolbrzymów na schemacie H-R.
Temperaturę i / lub klasę widmową, jak wspomniano powyżej, oblicza się bardzo uważnie patrząc na światło gwiazdy. W obrębie jego długości fal ukryte są wskazówki dotyczące elementów znajdujących się w gwieździe. Wodór jest najczęstszym pierwiastkiem, jak pokazano przez praca astronoma Cecelii Payne-Gaposchkin na początku XX wieku. Wodór jest stopiony w celu wytworzenia helu w jądrze, dlatego astronomowie widzą hel również w widmie gwiazdy. Klasa widmowa jest bardzo ściśle związana z temperaturą gwiazdy, dlatego najjaśniejsze gwiazdy należą do klas O i B. Najfajniejsze gwiazdy są w klasach K i M. Najfajniejsze obiekty są również słabe i małe, a nawet brązowe karły.
Należy pamiętać, że schemat H-R może nam pokazać, jakim typem gwiazdy może być gwiazda, ale niekoniecznie przewiduje jakiekolwiek zmiany w gwieździe. Właśnie dlatego mamy astrofizyka - która stosuje prawa fizyki do życia gwiazd.