Як діаграма H-R пояснює життєвий цикл зірки?

Сонце є зручним еталоном для опису інших зірок. Маса сонця цієї сонячної системи дає нам одиницю виміру мас інших зірок. Подібним чином, світність Сонця і температура поверхні визначають центр діаграми Герцшпрунга-Рассела (діаграма H-R). Побудова зірки на цій карті надійно передбачає інші якості зірки, такі як маса та вік.

Вісь X діаграми H-R вказує на температуру поверхні зірки в градусах Кельвіна. Температура зростає справа наліво - назад від більшості графіків, якими ви звикли користуватися. Діаграма H-R використовує шкалу співвідношення; кожна рівномірно розміщена позначка представляє температуру, вдвічі більшу, ніж її сусід справа.

Вісь X також може бути позначена відповідно до спектрального класу, який передбачувано змінюється залежно від температури поверхні. Найгарячіші зірки виглядають білими або навіть синіми, а найхолодніші - червоними. Поміж крайнощами ви знайдете сонце цієї Сонячної системи. Кольори зірок класифікуються за буквами, від найсиніших / найгарячіших до найчервіших / найхолодніших: OBAFGKM.

Вісь Y вказує на світність або яскравість. Він збільшується знизу вгору за шкалою співвідношень. Найбільш поширеною одиницею виміру є світність, рівна сонці, така, що центральна мітка дорівнює 1 (одна), а мітки рухаються в обидві сторони через показники 10.

Вісь Y також може бути позначена як "абсолютна величина". Цей термін стосується видимого світла, яке, здавалося б, випромінює зірка, якби вона знаходилася в 10 парсеках від Землі.

Основною фазою послідовності життєвого циклу зірки є той час, протягом якого в її ядрі відбувається плавлення водню. Але з точки зору діаграми H-R, "основна послідовність" також відноситься до приблизно діагональної, злегка вигнутої лінією S лінії, що простягається між лівим верхнім та правим нижнім кутами, на яких зображена зірка основної послідовності. Вони підтримують передбачувану залежність між світністю та температурою: чим яскравіше, тим спекотніше. Обидві ці риси збільшуються із збільшенням маси зірки; зірка, позначена ближче до верхнього лівого кута, буде "важчою", ніж наше сонце, тоді як зірки правої нижньої правої низки будуть "легшими".

Якщо астрономи побудують нову відкриту зірку у верхньому правому куті діаграми H-R, будучи одночасно яскравою, але крутою, вони відразу дізнаються, яку фазу свого життєвого циклу переносить зірка. Ядро червоного гіганта, досить гаряче, щоб злити гелій і навіть важчі елементи, висунуло шари оболонки настільки далеко, що вони могли охолонути в червоний спектр. Вони своєю великою світністю зобов’язані не своїй температурі, а своєму розміру: більші зірки випромінюють більше світлової енергії.

Ви можете бути настільки ж впевненими у фазі життєвого циклу зірки, яка дуже гаряча, але дуже тьмяна. Лівий нижній квадрант діаграми H-R належить майже виключно білим карликам.

Після того, як червоний гігант, схожий на наше сонце, випалює весь свій гелій, гравітація має волю стиснути своє ядро ​​настільки, наскільки дозволяють вуглецеві електрони в ньому. Ця велика щільність створює величезне тепло ядра. І оскільки серцевина - це все, що залишилось на даний момент, температура серцевини - це температура поверхні. Таким чином, білі карлики наносять ліворуч на діаграмі H-R. Незважаючи на тепло, їх малий розмір означає меншу загальну випромінювану енергію - меншу світність і нижче положення на діаграмі.

З віком білий карлик буде охолоджуватися, випромінюючи все своє тепло і не виробляючи більше. Його положення на діаграмі H-R рухатиметься вниз вправо, доки воно не зникне з поля зору.