žvaigždės yra patys nuostabiausi fiziniai varikliai visatoje. Jie spinduliuoja šviesą ir šilumą, o šerdys sukuria cheminius elementus. Tačiau stebėtojams žvelgiant į juos naktiniame danguje, viskas, ką jie mato, yra tūkstančiai tiksliai nurodytų šviesos taškų. Kai kurie atrodo rausvai, kiti - geltonai arba balti ar net mėlyni. Šios spalvos iš tikrųjų nurodo žvaigždžių temperatūrą ir amžių bei jų gyvenimo trukmę. Astronomai „Rūšiuokite“ žvaigždes pagal jų spalvas ir temperatūrą, o rezultatas yra garsusis grafikas, vadinamas Hertzsprung-Russell diagrama. H-R diagrama yra diagrama, kurios kiekvienas astronomijos studentas sužino anksti.
Pagrindinės H-R diagramos mokymasis
Paprastai H-R diagrama yra temperatūros ir grafiko „diagrama“. šviesumas. Pagalvokite apie „šviesumą“ kaip būdą apibrėžti objekto ryškumą. Temperatūra yra kažkas, kas mums visiems pažįstamas, paprastai kaip objekto šiluma. Tai padeda apibrėžti tai, kas vadinama žvaigždute spektrinė klasė, kuriuos astronomai taip pat išsiaiškino studijuodami
šviesos, sklindančios iš žvaigždės, bangos ilgiai. Taigi, standartinėje H-R diagramoje spektrinės klasės žymimos nuo karščiausių iki šauniausių žvaigždžių, raidėmis O, B, A, F, G, K, M (ir L, N ir R). Šios klasės taip pat žymi konkrečias spalvas. Kai kuriose H-R diagramose raidės išdėstytos virš viršutinės diagramos eilutės. Karštos mėlynai baltos žvaigždės yra kairėje, o vėsesnės - labiau link dešinės diagramos pusės.Pagrindinė H-R schema yra pažymėta tokia, kokia parodyta čia. Beveik įstrižainė vadinama pagrindinė seka. Beveik 90 procentų žvaigždžių Visatoje egzistuoja šia linija vienu metu savo gyvenime. Jie tai daro, kol vis dar lydo vandenilį helyje savo šerdyje. Galų gale jiems pasibaigia vandenilis ir jie pradeda deginti helį. Tada jie išsivysto į milžinus ir superžentus. Diagramoje tokios „pažengusios“ žvaigždės baigiasi viršutiniame dešiniajame kampe. Žvaigždės, tokios kaip Saulė, gali eiti šiuo keliu ir tada galiausiai susitraukti, kad taptų baltieji nykštukai, kurie rodomi apatinėje kairėje diagramos dalyje.
Mokslininkai ir mokslas už H-R diagramos
H-R schemą 1910 metais sukūrė astronomai Ejnar Hertzsprung ir Henry Norris Russell. Abu vyrai dirbo su žvaigždžių spektru - tai yra, jie tyrinėjo žvaigždžių šviesą naudodami spektrografai. Šie instrumentai skaido šviesą į jos komponentų bangos ilgį. Žvaigždžių bangos ilgis parodo žvaigždės cheminius elementus. Jie taip pat gali atskleisti informaciją apie jo temperatūrą, judėjimą erdvėje ir magnetinio lauko stiprį. Brėždami žvaigždes H-R diagramoje pagal jų temperatūrą, spektrines klases ir šviesumą, astronomai gali suskirstyti žvaigždes į skirtingas rūšis.
Šiandien yra skirtingos diagramos versijos, atsižvelgiant į tai, kokias specifines savybes astronomai nori sudaryti. Kiekviena diagrama yra panašaus išdėstymo: ryškiausios žvaigždės yra iš viršaus į viršų ir nukreiptos į kairę viršutinę dalį, o kelios - apatiniuose kampuose.
H-R diagramos kalba
H-R diagramoje naudojami terminai, kurie yra pažįstami visiems astronomams, todėl verta išmokti diagramos „kalbą“. Daugelis stebėtojų tikriausiai yra girdėję terminą „dydis“, kai jis taikomas žvaigždėms. Tai matas žvaigždės ryškumas. Tačiau žvaigždė gali pasirodyti ryškus dėl kelių priežasčių:
- Jis gali būti gana arti ir tokiu būdu atrodyti šviesesnis už vieną iš toliau
- Jis gali būti ryškesnis, nes yra karštesnis.
H-R diagrama astronomus labiausiai domina žvaigždės „vidinis“ ryškumas - tai yra, jos ryškumas dėl to, kokia ji iš tikrųjų karšta. Štai kodėl ryškumas (minėtas anksčiau) pažymėtas išilgai y ašies. Kuo žvaigždė masyvesnė, tuo ji šviesesnė. Štai kodėl karščiausios, ryškiausios žvaigždės H-R diagramoje yra pavaizduotos tarp milžinų ir supergalių.
Kaip minėta aukščiau, temperatūra ir (arba) spektrinė klasė gaunama labai atidžiai žiūrint į žvaigždės šviesą. Paslėpti bangos ilgiuose yra užuominos apie elementus, esančius žvaigždėje. Vandenilis yra labiausiai paplitęs elementas, kaip parodyta astronomos Cecelia Payne-Gaposchkin darbas 1900-ųjų pradžioje. Vandenilis susilieja, kad šerdyje susidarytų helis, todėl astronomai taip pat mato helį žvaigždės spektre. Spektrinė klasė yra labai glaudžiai susijusi su žvaigždės temperatūra, todėl ryškiausios žvaigždės yra O ir B klasėse. Šauniausios žvaigždės yra K ir M klasėse. Patys šauniausi objektai taip pat yra neryškūs ir maži, juose netgi yra rudųjų nykštukų.
Reikėtų nepamiršti, kad H-R diagrama mums gali parodyti, kokiu žvaigždės tipu gali tapti žvaigždė, tačiau tai nebūtinai prognozuoja žvaigždės pokyčius. Štai kodėl mes turime astrofizika - kuris fizikos dėsnius taiko žvaigždžių gyvenimams.