แผนภาพ HR อธิบายวงจรชีวิตของดาวอย่างไร

ดวงอาทิตย์เป็นเกณฑ์เปรียบเทียบที่มีประโยชน์ในการอธิบายดาวดวงอื่น มวลของดวงอาทิตย์ของระบบสุริยะนี้ทำให้เรามีหน่วยวัดมวลของดาวดวงอื่น ในทำนองเดียวกัน ความส่องสว่างของดวงอาทิตย์และอุณหภูมิพื้นผิวจะกำหนดศูนย์กลางของแผนภาพเฮิรตซ์สปริง-รัสเซลล์ (แผนภาพ HR) การวางแผนดาวบนแผนภูมินี้จะคาดการณ์คุณสมบัติอื่นๆ ของดาวได้อย่างน่าเชื่อถือ เช่น มวลและอายุ

แกน X ของแผนภาพ H-R ระบุอุณหภูมิพื้นผิวของดาวเป็นองศาเคลวิน อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจากขวาไปซ้าย - ย้อนกลับจากแผนภูมิส่วนใหญ่ที่คุณอาจคุ้นเคย แผนภาพ HR ใช้มาตราส่วนอัตราส่วน เครื่องหมายที่เว้นระยะเท่ากันแต่ละอันแสดงถึงอุณหภูมิสองเท่าของอุณหภูมิเพื่อนบ้านทางขวา

แกน X ยังสามารถติดฉลากตามระดับสเปกตรัม ซึ่งจะแปรผันตามอุณหภูมิพื้นผิวที่คาดคะเนได้ ดาวที่ร้อนแรงที่สุดจะปรากฏเป็นสีขาวหรือสีน้ำเงิน ในขณะที่ดาวที่เจ๋งที่สุดจะปรากฏเป็นสีแดง ในระหว่างสุดขั้ว คุณจะพบดวงอาทิตย์ของระบบสุริยะนี้ สีของดาวจำแนกตามตัวอักษร ตั้งแต่สีน้ำเงินที่สุด/ร้อนที่สุดไปจนถึงสีแดงที่สุด/เย็นที่สุด: OBAFGKM

แกน Y แสดงถึงความส่องสว่างหรือความสว่าง จะเพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบนตามมาตราส่วนอัตราส่วน หน่วยวัดที่พบบ่อยที่สุดคือความส่องสว่างเท่ากับดวงอาทิตย์ โดยที่ป้ายกำกับตรงกลางคือ 1 (หนึ่ง) และป้ายกำกับดำเนินการในทั้งสองทิศทางด้วยเลขชี้กำลัง 10

แกน Y อาจมีป้ายกำกับเป็น "ขนาดสัมบูรณ์" คำนี้หมายถึงแสงที่มองเห็นได้ซึ่งดาวฤกษ์จะเปล่งออกมาได้หากมีระยะห่างจากโลก 10 พาร์เซก

เฟสลำดับหลักของวัฏจักรชีวิตของดาวฤกษ์คือช่วงเวลาที่เกิดการหลอมไฮโดรเจนในแกนกลางของมัน แต่ในแง่ของแผนภาพ H-R "ซีเควนซ์หลัก" ยังหมายถึงเส้นทแยงมุมคร่าวๆ เส้นโค้ง S เล็กน้อยซึ่งทอดยาวระหว่างมุมซ้ายบนและมุมขวาล่างซึ่งเป็นแผนภูมิดาวในลำดับหลัก พวกเขารักษาความสัมพันธ์ที่คาดเดาได้ระหว่างความส่องสว่างและอุณหภูมิ: ยิ่งสว่างยิ่งร้อน ลักษณะทั้งสองนี้เพิ่มขึ้นตามมวลของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ที่ระบุว่าอยู่ใกล้มุมซ้ายบนจะ "หนักกว่า" กว่าดวงอาทิตย์ ขณะที่ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักขวาล่างจะ "สว่างกว่า"

หากนักดาราศาสตร์วางแผนดาวฤกษ์ที่เพิ่งค้นพบใหม่ที่มุมขวาบนของแผนภาพ HR ทั้งสว่างแต่เย็น พวกเขาจะรู้ทันทีว่าวัฏจักรชีวิตของมันอยู่ในช่วงใดของดาวฤกษ์ แกนกลางของดาวยักษ์แดงซึ่งร้อนพอที่จะหลอมรวมฮีเลียมและธาตุที่หนักกว่านั้น ได้ผลักชั้นเปลือกของมันออกไปไกลจนทำให้เย็นลงในสเปกตรัมสีแดง พวกเขาเป็นหนี้ความส่องสว่างอันยิ่งใหญ่ของพวกเขาไม่ใช่เพราะอุณหภูมิ แต่ตามขนาดของมัน: ดาวฤกษ์ที่ใหญ่กว่าจะแผ่พลังงานแสงมากขึ้น

คุณสามารถแน่ใจได้ว่าช่วงวงจรชีวิตของดาวฤกษ์ทั้งสองดวงนั้นร้อนจัดแต่สลัวมากเช่นเดียวกัน จตุภาคซ้ายล่างของแผนภาพ H-R เป็นดาวแคระขาวเกือบทั้งหมด

หลังจากที่ดาวยักษ์แดงที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเราเผาผลาญฮีเลียมทั้งหมด แรงโน้มถ่วงก็มีบังเหียนอิสระที่จะบีบอัดแกนกลางของมันให้ไกลที่สุดเท่าที่อิเล็กตรอนของคาร์บอนจะอนุญาต ความหนาแน่นมหาศาลนี้ทำให้เกิดความร้อนจากแกนกลางมหาศาล และเนื่องจากแกนคือทั้งหมดที่เหลืออยู่ ณ จุดนี้ อุณหภูมิแกนคืออุณหภูมิพื้นผิว ดังนั้น ดาวแคระขาวจึงพล็อตไปทางซ้ายบนแผนภาพ HR อย่างไรก็ตาม ความร้อนขนาดที่เล็กหมายถึงพลังงานทั้งหมดที่แผ่ออกมาน้อยลง ความส่องสว่างน้อยลง และตำแหน่งที่ต่ำกว่าบนแผนภาพ

เมื่อมันมีอายุมากขึ้น ดาวแคระขาวจะเย็นลง แผ่ความร้อนออกไปทั้งหมดและไม่ผลิตออกมาอีก ตำแหน่งบนแผนภาพ H-R จะเลื่อนลงไปทางขวาจนหายไปจากมุมมอง