ο αστέρια είναι οι πιο εκπληκτικές φυσικές μηχανές του σύμπαντος. Ακτινοβολούν το φως και τη θερμότητα και δημιουργούν χημικά στοιχεία στους πυρήνες τους. Ωστόσο, όταν οι παρατηρητές τους βλέπουν στον νυχτερινό ουρανό, όλοι βλέπουν είναι χιλιάδες σημεία φωτός. Ορισμένοι εμφανίζονται κοκκινωποί, άλλοι κίτρινοι ή λευκοί, ή ακόμα και μπλε. Αυτά τα χρώματα δίνουν στην πραγματικότητα ενδείξεις για τις θερμοκρασίες και τις ηλικίες των αστεριών και για το πού βρίσκονται στη διάρκεια της ζωής τους. Αστρονόμοι "sort" αστέρια με τα χρώματα και τις θερμοκρασίες τους, και το αποτέλεσμα είναι ένα διάσημο γράφημα που ονομάζεται Hertzsprung-Russell Diagram. Το διάγραμμα H-R είναι ένα γράφημα που κάθε μαθητής αστρονομίας μαθαίνει νωρίς.
Εκμάθηση του βασικού διαγράμματος H-R
Γενικά, το διάγραμμα H-R είναι μια "γραφική παράσταση" θερμοκρασίας vs. φωτεινότητα. Σκεφτείτε τη "φωτεινότητα" ως έναν τρόπο καθορισμού της φωτεινότητας ενός αντικειμένου. Η θερμοκρασία είναι κάτι που όλοι γνωρίζουμε, γενικά ως η θερμότητα ενός αντικειμένου. Βοηθά να ορίσετε κάτι που ονομάζεται αστέρι
φασματική κατηγορία, που οι αστρονόμοι υπολογίζουν επίσης με τη μελέτη τα μήκη κύματος του φωτός που προέρχονται από το αστέρι. Έτσι, σε ένα πρότυπο διάγραμμα H-R, οι φασματικές κλάσεις φέρουν τα γράμματα O, B, A, F, G, K, M (και L, N, και R). Αυτές οι κατηγορίες αντιπροσωπεύουν επίσης συγκεκριμένα χρώματα. Σε μερικά διαγράμματα H-R, τα γράμματα είναι διατεταγμένα στην πάνω γραμμή του διαγράμματος. Τα ζεστά μπλε-άσπρα αστέρια βρίσκονται στα αριστερά και τα ψυγεία τείνουν να είναι περισσότερο προς τη δεξιά πλευρά του χάρτη.Το βασικό διάγραμμα H-R φέρει την ετικέτα που εμφανίζεται εδώ. Η σχεδόν διαγώνια γραμμή καλείται την κύρια ακολουθία. Σχεδόν το 90 τοις εκατό των αστεριών του σύμπαντος υπάρχουν εκείνη την εποχή στη ζωή τους. Το κάνουν αυτό ενώ εξακολουθούν να διασυνδέουν το υδρογόνο με το ήλιο στους πυρήνες τους. Τελικά, εξαντλούνται υδρογόνο και αρχίζουν να συντήκουν ήλιο. Τότε εξελίσσονται για να γίνουν γίγαντες και υπερανθρώπους. Στο διάγραμμα, τέτοια "προηγμένα" αστέρια καταλήγουν στην επάνω δεξιά γωνία. Αστέρια όπως ο ήλιος μπορεί να πάρουν αυτό το μονοπάτι και στη συνέχεια να συρρικνωθούν τελικά για να γίνουν λευκοί νάνοι, τα οποία εμφανίζονται στο κάτω αριστερό μέρος του διαγράμματος.
Οι επιστήμονες και η επιστήμη πίσω από το διάγραμμα H-R
Το διάγραμμα H-R αναπτύχθηκε το 1910 από τους αστρονόμους Ejnar Hertzsprung και Henry Norris Russell. Και οι δύο άντρες δούλευαν με φάσματα των αστεριών - δηλαδή μελέτησαν το φως από τα αστέρια χρησιμοποιώντας φασματογράφοι. Τα όργανα αυτά καταστρέφουν το φως στα μήκη κύματος του. Ο τρόπος με τον οποίο εμφανίζονται τα αστρικά μήκη κύματος δίνει ενδείξεις στα χημικά στοιχεία του αστέρα. Μπορούν επίσης να αποκαλύψουν πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία, την κίνηση μέσα στο διάστημα και τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου. Σχεδιάζοντας τα αστέρια στο διάγραμμα H-R ανάλογα με τη θερμοκρασία, τις φασματικές τάξεις και τη φωτεινότητα, οι αστρονόμοι μπορούν να ταξινομήσουν τα αστέρια στους διαφορετικούς τους τύπους.
Σήμερα, υπάρχουν διαφορετικές εκδοχές του χάρτη, ανάλογα με τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που οι αστρονόμοι θέλουν να καταγράψουν. Κάθε διάγραμμα έχει παρόμοια διάταξη, με τα φωτεινότερα αστέρια να εκτείνονται προς τα πάνω και να σκαρφαλώνουν προς τα επάνω αριστερά και μερικά στις κάτω γωνίες.
Η γλώσσα του διαγράμματος H-R
Το διάγραμμα H-R χρησιμοποιεί όρους εξοικειωμένους με όλους τους αστρονόμους, οπότε αξίζει να μάθετε τη "γλώσσα" του διαγράμματος. Οι περισσότεροι παρατηρητές έχουν ακούσει πιθανώς τον όρο "μέγεθος" όταν εφαρμόζονται σε αστέρια. Είναι ένα μέτρο τη φωτεινότητα ενός αστεριού. Ωστόσο, ίσως ένα αστέρι εμφανίζομαι φωτεινό για μερικούς λόγους:
- Θα μπορούσε να είναι αρκετά κοντά και έτσι να φαίνονται φωτεινότερα από ένα μακρύτερα μακριά
- Θα μπορούσε να είναι πιο φωτεινή επειδή είναι πιο ζεστό.
Για το διάγραμμα H-R, οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται κυρίως για την "εγγενή" φωτεινότητα ενός αστεριού - δηλαδή, τη φωτεινότητα του λόγω του πόσο ζεστό είναι στην πραγματικότητα. Αυτός είναι ο λόγος που η φωτεινότητα (που αναφέρθηκε παραπάνω) σχεδιάζεται κατά μήκος του άξονα y. Όσο πιο μαζικό είναι το αστέρι, τόσο πιο φωτεινό είναι. Αυτός είναι ο λόγος που τα πιο καυτά, φωτεινότερα αστέρια σχεδιάζονται μεταξύ των γιγάντων και των υπερκείμενων στο διάγραμμα H-R.
Η θερμοκρασία ή / και η φασματική κατηγορία είναι, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, προερχόμενη από την προσεκτική εξέταση του φωτός του αστέρα. Κρυμμένα μέσα στα μήκη κύματος είναι ενδείξεις για τα στοιχεία που βρίσκονται στο αστέρι. Το υδρογόνο είναι το πιο κοινό στοιχείο, όπως φαίνεται από το έργο του αστρονόμου Cecelia Payne-Gaposchkin στις αρχές της δεκαετίας του 1900. Το υδρογόνο είναι συντηγμένο για να κάνει το ήλιο στον πυρήνα, γι 'αυτό και οι αστρονόμοι βλέπουν το ήλιο στο φάσμα ενός αστεριού. Η φασματική κατηγορία σχετίζεται πολύ στενά με τη θερμοκρασία ενός αστεριού, γι 'αυτό και τα πιο λαμπερά αστέρια είναι στις τάξεις Ο και Β. Τα πιο αληθινά αστέρια είναι στις τάξεις Κ και Μ. Τα πολύ πιο cool αντικείμενα είναι επίσης αμυδρό και μικρό, και ακόμη και οι καφέ νάνοι.
Ένα πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι το διάγραμμα H-R μπορεί να μας δείξει ποιος αστρικός τύπος μπορεί να γίνει ένα αστέρι, αλλά δεν προβλέπει απαραίτητα οποιεσδήποτε αλλαγές σε ένα αστέρι. Γι 'αυτό έχουμε αστροφυσική - που εφαρμόζει τους νόμους της φυσικής στις ζωές των αστεριών.