Diagrammen van het leven van sterren

De sterren zijn de meest verbazingwekkende fysieke motoren in het universum. Ze stralen licht en warmte uit en ze creëren chemische elementen in hun kernen. Wanneer waarnemers hen echter aan de nachtelijke hemel bekijken, zien ze alleen maar duizenden lichtpunten. Sommige lijken roodachtig, anderen geel of wit, of zelfs blauw. Die kleuren geven feitelijk aanwijzingen voor de temperaturen en leeftijden van de sterren en waar ze zich bevinden in hun levensduur. Astronomen "sorteren" sterren op basis van 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 astronomiestudent vroeg leert.

Het basis H-R-diagram leren

Over het algemeen is het H-R-diagram een ​​"grafiek" van temperatuur versus helderheid. Zie "helderheid" als een manier om de helderheid van een object te definiëren. Temperatuur is iets waar we allemaal bekend mee zijn, meestal als de hitte van een object. Het helpt bij het definiëren van iets dat een ster wordt genoemd spectrale klasse, waar astronomen ook achter komen door de golflengten van het licht die uit de ster komen te bestuderen. 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 naar L, N en R). Die klassen vertegenwoordigen ook specifieke kleuren. In sommige H-R-diagrammen zijn de letters gerangschikt over de bovenste regel van de grafiek. Hete blauw-witte sterren liggen aan de linkerkant en de koelere zijn meestal meer aan de rechterkant van de grafiek.

Het standaard H-R-diagram is gelabeld zoals hier wordt weergegeven. De bijna diagonale lijn wordt de hoofdreeks genoemd. Bijna 90 procent van de sterren in het universum bestaat langs die lijn in één keer in hun leven. Ze doen dit terwijl ze nog steeds waterstof tot helium in hun kernen smelten. Uiteindelijk raken ze zonder waterstof en beginnen ze helium te smelten. Dat is wanneer ze evolueren naar reuzen en superreuzen. Op de kaart komen dergelijke "geavanceerde" sterren in de rechterbovenhoek terecht. Sterren zoals de zon kunnen dit pad volgen en uiteindelijk krimpen om witte dwergen te worden, die linksonder in de grafiek verschijnen.

De wetenschappers en wetenschap achter het H-R-diagram

Het H-R-diagram werd ontwikkeld in 1910 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 zijn samenstellende golflengten. De manier waarop de stellaire golflengten verschijnen, geeft aanwijzingen voor de chemische elementen in de ster. Ze kunnen ook informatie onthullen over de temperatuur, beweging door de ruimte en de sterkte van het magnetische veld. Door de sterren op het H-R-diagram te plotten op basis van hun temperaturen, spectrale klassen en helderheid, kunnen astronomen sterren in hun verschillende typen classificeren.

Tegenwoordig zijn er verschillende versies van de grafiek, afhankelijk van welke specifieke kenmerken astronomen in kaart willen brengen. Elke grafiek heeft een vergelijkbare lay-out, met de helderste sterren die zich naar boven uitstrekken en links bovenaan afwachten, en een paar in de onderste 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 grafiek 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. Een ster zou echter kunnen verschijnen helder om een ​​paar redenen:

•  Het kan redelijk dichtbij zijn en er dus helderder uitzien 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 vanwege hoe heet het eigenlijk is. Daarom wordt de eerder genoemde helderheid langs de y-as uitgezet. Hoe massiever de ster is, hoe helderder hij is. Dat is 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 zeer zorgvuldig naar het licht van de ster te kijken. Verborgen binnen zijn golflengten zijn aanwijzingen over de elementen die zich in de ster bevinden. 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, dus daarom zien astronomen helium ook in het spectrum van een ster. De spectrale klasse is zeer nauw verwant met de temperatuur van een ster, daarom zijn de helderste sterren in klassen O en B. De coolste sterren zijn in klassen K en M. De zeer coolste objecten zijn ook zwak en klein, en omvatten 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 eventuele veranderingen in een ster. Daarom hebben we astrofysica - die de natuurwetten toepast op het leven van de sterren.