De sterren zijn de meest verbazingwekkende fysieke motoren in het universum. Ze stralen licht en warmte uit en creëren chemische elementen in hun kernen. Wanneer waarnemers ze echter aan de nachtelijke hemel bekijken, zien ze alleen maar duizenden lichtpuntjes. Sommige lijken roodachtig, andere geel of wit of zelfs blauw. Die kleuren geven eigenlijk aanwijzingen voor de temperaturen en leeftijden van de sterren en waar ze zich in hun levensduur bevinden. Astronomen "sorteer" sterren op hun kleuren en temperaturen, en het resultaat is een beroemde grafiek die het Hertzsprung-Russell Diagram wordt genoemd. Het H-R-diagram is een grafiek die elke student astronomie al vroeg leert.
Het basis H-R-diagram leren
Over het algemeen is het H-R-diagram een "plot" van temperatuur vs. helderheid. Beschouw "helderheid" als een manier om de helderheid van een object te definiëren. Temperatuur is iets waar we allemaal bekend mee zijn, meestal als de warmte van een object. Het helpt bij het definiëren van iets dat een ster wordt genoemd
spectrale klasse, die astronomen ook uitzoeken door te bestuderen de golflengten van licht die van de ster komen. Dus in een standaard H-R-diagram worden spectrale klassen gelabeld van heetste tot coolste sterren, met de letters O, B, A, F, G, K, M (en uit naar L, N en R). Die klassen vertegenwoordigen ook specifieke kleuren. In sommige H-R-diagrammen staan de letters op de bovenste regel van de kaart. Hete blauwwitte sterren liggen aan de linkerkant en de koelere bevinden zich meer naar de rechterkant van de kaart.Het basis H-R-diagram is gelabeld als het hier getoonde. De bijna diagonale lijn wordt genoemd de hoofdreeks. Bijna 90 procent van de sterren in het universum bestaat op een bepaald moment in hun leven langs die lijn. Ze doen dit terwijl ze nog steeds waterstof in hun kernen tot helium fuseren. Uiteindelijk raken ze zonder waterstof en beginnen ze helium te fuseren. Dat is wanneer ze evolueren om reuzen en superreuzen te worden. Op de kaart komen dergelijke "geavanceerde" sterren in de rechterbovenhoek terecht. Sterren zoals de zon kunnen dit pad volgen en uiteindelijk krimpen om te worden witte dwergen, die verschijnen in de linkerbenedenhoek van de grafiek.
De wetenschappers en wetenschap achter het H-R-diagram
Het H-R-diagram is in 1910 ontwikkeld door de astronomen Ejnar Hertzsprung en Henry Norris Russell. Beide mannen werkten met spectra van sterren - dat wil zeggen, ze bestudeerden het licht van sterren met behulp van spectrografen. Die instrumenten breken het licht af in de golflengten van de componenten. De manier waarop de sterrengolflengten verschijnen, geeft aanwijzingen voor de chemische elementen in de ster. Ze kunnen ook informatie onthullen over de temperatuur, beweging door de ruimte en de magnetische veldsterkte. Door de sterren op het H-R-diagram uit te zetten op basis van hun temperaturen, spectrale klassen en helderheid, kunnen astronomen sterren classificeren in hun verschillende typen.
Tegenwoordig zijn er verschillende versies van de kaart, afhankelijk van welke specifieke kenmerken astronomen in kaart willen brengen. Elke kaart heeft een vergelijkbare lay-out, met de helderste sterren die zich naar boven uitstrekken en naar links bovenaan en een paar in de lagere hoeken.
De taal van het H-R-diagram
Het H-R-diagram gebruikt termen die bekend zijn bij alle astronomen, dus het is de moeite waard om de "taal" van de kaart te leren. De meeste waarnemers hebben waarschijnlijk de term "magnitude" gehoord wanneer ze op sterren worden toegepast. Het is een maat voor de helderheid van een ster. Maar een ster zou dat wel kunnen verschijnen helder om een aantal redenen:
- Het kan redelijk dichtbij zijn en ziet er dus helderder uit dan een verder weg
- Het kan helderder zijn omdat het heter is.
Voor het H-R-diagram zijn astronomen vooral geïnteresseerd in de "intrinsieke" helderheid van een ster - dat wil zeggen de helderheid als gevolg van hoe heet deze eigenlijk is. Daarom is de helderheid (eerder genoemd) uitgezet langs de y-as. Hoe zwaarder de ster is, hoe helderder hij is. Dat is de reden waarom de heetste, helderste sterren zijn uitgezet onder de reuzen en superreuzen in het H-R-diagram.
Temperatuur en / of spectrale klasse worden, zoals hierboven vermeld, afgeleid door heel zorgvuldig naar het licht van de ster te kijken. Verborgen in de golflengten zijn aanwijzingen over de elementen in de ster. Waterstof is het meest voorkomende element, zoals blijkt uit het werk van astronoom Cecelia Payne-Gaposchkin in de vroege jaren 1900. Waterstof wordt gesmolten om helium in de kern te maken, daarom zien astronomen ook helium in het spectrum van een ster. De spectrale klasse is zeer nauw verwant aan de temperatuur van een ster, daarom vallen de helderste sterren in de klassen O en B. De coolste sterren zitten in de klassen K en M. De coolste objecten zijn ook vaag en klein, en bevatten zelfs bruine dwergen.
Een ding om in gedachten te houden is dat het H-R-diagram ons kan laten zien welk stellair type een ster kan worden, maar het voorspelt niet noodzakelijkerwijs veranderingen in een ster. Daarom hebben we astrofysica - die de natuurwetten toepast op het leven van de sterren.