Πώς εξηγεί το διάγραμμα H-R τον κύκλο ζωής ενός αστεριού;

Ο ήλιος παρέχει ένα εύχρηστο σημείο αναφοράς για την περιγραφή άλλων αστεριών. Η μάζα του ήλιου αυτού του ηλιακού συστήματος μας δίνει μια μονάδα για τη μέτρηση των μαζών άλλων αστεριών. Ομοίως, η φωτεινότητα του ήλιου και η θερμοκρασία της επιφάνειας καθορίζουν το κέντρο του διαγράμματος Hertzsprung-Russell (Διάγραμμα H-R). Η χάραξη ενός αστεριού σε αυτό το γράφημα προβλέπει αξιόπιστα άλλες ιδιότητες του αστεριού, όπως η μάζα και η ηλικία.

Ο άξονας X του διαγράμματος H-R δείχνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας του αστεριού σε βαθμούς Kelvin. Η θερμοκρασία αυξάνεται από δεξιά προς αριστερά - προς τα πίσω από τα περισσότερα γραφήματα που μπορεί να έχετε συνηθίσει να χρησιμοποιείτε. Το διάγραμμα H-R χρησιμοποιεί μια κλίμακα αναλογίας. κάθε ομοιόμορφα διαχωρισμένο σημάδι αντιπροσωπεύει μια θερμοκρασία διπλάσια από τη γειτονική του προς τα δεξιά.

Ο άξονας Χ μπορεί επίσης να επισημανθεί σύμφωνα με την φασματική κατηγορία, η οποία ποικίλλει προβλέψιμα με την επιφανειακή θερμοκρασία του. Τα πιο καυτά αστέρια εμφανίζονται λευκά ή ακόμη και μπλε ενώ τα πιο δροσερά εμφανίζονται κόκκινα. Ανάμεσα στα άκρα, θα βρείτε τον ήλιο αυτού του ηλιακού συστήματος. Τα αστέρια ταξινομούνται κατά γράμμα, από το πιο μπλε / πιο ζεστό έως το πιο κόκκινο / πιο δροσερό: OBAFGKM.

Ο άξονας Υ δείχνει φωτεινότητα ή φωτεινότητα. Αυξάνεται από κάτω προς τα πάνω σύμφωνα με μια κλίμακα αναλογίας. Η πιο κοινή μονάδα μέτρησης είναι μια φωτεινότητα ίση με τον ήλιο, έτσι ώστε η κεντρική ετικέτα να είναι 1 (μία) και οι ετικέτες να προχωρούν και προς τις δύο κατευθύνσεις από εκθέτες του 10.

Ο άξονας Υ μπορεί επίσης να φέρει την ένδειξη "απόλυτο μέγεθος". Αυτός ο όρος αναφέρεται στο ορατό φως που φαίνεται να εκπέμπει ένα αστέρι εάν ήταν 10 parsecs από τη γη.

Η κύρια φάση ακολουθίας του κύκλου ζωής ενός αστεριού είναι εκείνη η περίοδος κατά την οποία λαμβάνει χώρα η σύντηξη υδρογόνου στον πυρήνα του. Όμως, όσον αφορά το διάγραμμα H-R, η «κύρια ακολουθία» αναφέρεται επίσης σε μια σχεδόν διαγώνια, ελαφρώς καμπύλη γραμμή S που εκτείνεται μεταξύ της άνω-αριστεράς και της κάτω-δεξιάς γωνίας στην οποία γράφει η κύρια ακολουθία. Διατηρούν μια προβλέψιμη σχέση μεταξύ φωτεινότητας και θερμοκρασίας: το φωτεινότερο, το πιο ζεστό. Και τα δύο αυτά χαρακτηριστικά αυξάνονται με τη μάζα ενός αστεριού. Ένα αστέρι που υποδεικνύεται πιο κοντά στην επάνω αριστερή γωνία θα είναι «βαρύτερο» από τον ήλιο μας, ενώ τα κάτω αστέρια της κύριας ακολουθίας θα είναι «ελαφρύτερα».

Εάν οι αστρονόμοι σχεδιάσουν ένα νέο αστέρι που ανακαλύφθηκε στην επάνω δεξιά γωνία του διαγράμματος H-R, και τα δύο είναι φωτεινά αλλά δροσερά, θα ξέρουν αμέσως ποια φάση του κύκλου ζωής του το αστέρι αντέχει. Ο πυρήνας ενός κόκκινου γίγαντα, αρκετά ζεστός για τη σύντηξη ηλίου και ακόμη βαρύτερων στοιχείων, έχει ωθήσει τα στρώματα του κελύφους του τόσο μακριά ώστε να μπορούν να κρυώσουν στο κόκκινο φάσμα. Οφείλουν τη μεγάλη φωτεινότητά τους όχι στη θερμοκρασία τους, αλλά στο μέγεθός τους: τα μεγαλύτερα αστέρια εκπέμπουν περισσότερη ελαφριά ενέργεια.

Μπορείτε να είστε εξίσου σίγουροι για τη φάση του κύκλου ζωής ενός άστρου που είναι τόσο πολύ ζεστό, αλλά πολύ αμυδρό. Το κάτω αριστερό τεταρτημόριο του διαγράμματος H-R ανήκει σχεδόν αποκλειστικά σε λευκούς νάνους.

Αφού ένας κόκκινος γίγαντας παρόμοιας μάζας με τον ήλιο μας καεί όλο το ήλιο του, η βαρύτητα έχει ελεύθερο έλεγχο για να συμπιέσει τον πυρήνα του όσο το επιτρέπουν τα ηλεκτρόνια άνθρακα σε αυτό. Αυτή η μεγάλη πυκνότητα δημιουργεί τεράστια θερμότητα πυρήνα. Και επειδή ο πυρήνας είναι το μόνο που μένει σε αυτό το σημείο, η θερμοκρασία του πυρήνα είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας. Έτσι, λευκοί νάνοι σχεδιάζουν προς τα αριστερά στο διάγραμμα H-R. Παρά τη θερμότητα, το μικρό τους μέγεθος σημαίνει λιγότερη συνολική ενέργεια που ακτινοβολείται - λιγότερη φωτεινότητα και χαμηλότερη θέση στο διάγραμμα.

Καθώς μεγαλώνει, ο λευκός νάνος θα κρυώσει, ακτινοβολεί όλη τη θερμότητα του και δεν παράγει πλέον. Η θέση του στο Διάγραμμα H-R θα κινηθεί προς τα κάτω προς τα δεξιά μέχρι να εξαφανιστεί από την προβολή.