Diagramming the Lives of Stars

Le stelle sono i motori fisici più incredibili dell'universo. Irradiano luce e calore e creano elementi chimici nei loro nuclei. Tuttavia, quando gli osservatori li guardano nel cielo notturno, vedono solo migliaia di punti di luce. Alcuni appaiono rossastri, altri gialli o bianchi o persino blu. Quei colori in realtà forniscono indizi sulla temperatura e l'età delle stelle e su dove si trovano nella loro durata di vita. Gli astronomi "ordinano" le stelle in base ai loro colori e temperature, e il risultato è un famoso grafico chiamato diagramma Hertzsprung-Russell. Il diagramma H-R è un diagramma che ogni studente di astronomia impara presto.

Apprendimento del diagramma H-R di base

Generalmente, il diagramma H-R è un "diagramma" della temperatura rispetto alla luminosità. Pensa alla "luminosità" come a un modo per definire la luminosità di un oggetto. La temperatura è qualcosa che conosciamo tutti, generalmente come il calore di un oggetto. Aiuta a definire qualcosa chiamato stella classe spettrale, che gli astronomi capiscono anche studiando le lunghezze d'onda della luce che provengono dalla stella. Quindi, in un diagramma H-R standard, le classi spettrali sono etichettate dalle stelle più calde a quelle più fredde, con le lettere O, B, A, F, G, K, M (e verso L, N e R). Queste classi rappresentano anche colori specifici. In alcuni diagrammi H-R, le lettere sono disposte lungo la linea superiore del grafico. Le stelle blu-bianche calde si trovano a sinistra e quelle più fredde tendono ad essere più verso il lato destro del grafico.

Il diagramma di base H-R è etichettato come quello mostrato qui. La linea quasi diagonale è chiamata sequenza principale. Quasi il 90 percento delle stelle nell'universo esiste lungo quella linea in una sola volta nella loro vita. Lo fanno mentre stanno ancora fondendo idrogeno con elio nei loro nuclei. Alla fine, esauriscono l'idrogeno e iniziano a fondere l'elio. Questo è quando si evolvono per diventare giganti e supergiganti. Sul grafico, tali stelle "avanzate" finiscono nell'angolo in alto a destra. Le stelle come il Sole possono intraprendere questa strada, per poi ridursi fino a diventare nane bianche, che appaiono nella parte in basso a sinistra della carta.

Gli scienziati e la scienza dietro il diagramma H-R

Il diagramma H-R fu sviluppato nel 1910 dagli astronomi Ejnar Hertzsprung e Henry Norris Russell. Entrambi gli uomini stavano lavorando con spettri di stelle - cioè, stavano studiando la luce dalle stelle usando gli spettrografi. Questi strumenti abbattono la luce nelle lunghezze d'onda dei suoi componenti. Il modo in cui appaiono le lunghezze d'onda stellari fornisce indizi sugli elementi chimici nella stella. Possono anche rivelare informazioni sulla sua temperatura, il movimento attraverso lo spazio e la sua intensità del campo magnetico. Tracciando le stelle sul diagramma H-R in base alle loro temperature, classi spettrali e luminosità, gli astronomi possono classificare le stelle nei loro diversi tipi.

Oggi ci sono diverse versioni del grafico, a seconda delle caratteristiche specifiche che gli astronomi vogliono tracciare. Ogni grafico ha un layout simile, con le stelle più luminose che si estendono verso l'alto e virano verso l'alto a sinistra, e alcune negli angoli inferiori.

La lingua del diagramma H-R

Il diagramma H-R usa termini familiari a tutti gli astronomi, quindi vale la pena imparare la "lingua" del grafico. La maggior parte degli osservatori ha probabilmente sentito il termine "magnitudo" quando applicato alle stelle. È una misura della luminosità di una stella. Tuttavia, una stella potrebbe apparire luminoso per un paio di motivi:

•  Potrebbe essere abbastanza vicino e quindi apparire più luminoso di uno più lontano
•  Potrebbe essere più luminoso perché è più caldo.

Per il diagramma H-R, gli astronomi sono principalmente interessati alla luminosità "intrinseca" di una stella, cioè alla sua luminosità a causa di quanto sia realmente calda. Ecco perché la luminosità (menzionata in precedenza) viene tracciata lungo l'asse y. Più la stella è massiccia, più è luminosa. Ecco perché le stelle più calde e luminose sono tracciate tra giganti e supergiganti nel diagramma H-R.

La temperatura e / o la classe spettrale sono, come detto sopra, derivate osservando la luce della stella con molta attenzione. Nascosti all'interno delle sue lunghezze d'onda ci sono indizi sugli elementi che si trovano nella stella. L'idrogeno è l'elemento più comune, come dimostrato dal lavoro dell'astronoma Cecelia Payne-Gaposchkin nei primi anni del 1900. L'idrogeno viene fuso per produrre elio nel nucleo, quindi è per questo che gli astronomi vedono anche elio nello spettro di una stella. La classe spettrale è strettamente correlata alla temperatura di una stella, motivo per cui le stelle più luminose sono nelle classi O e B. Le stelle più fredde sono nelle classi K e M. Gli oggetti molto più freddi sono anche fiochi e piccoli, e includono anche nane brune.

Una cosa da tenere a mente è che il diagramma H-R può mostrarci quale tipo stellare può diventare una stella, ma non prevede necessariamente alcun cambiamento in una stella. Ecco perché abbiamo l'astrofisica, che applica le leggi della fisica alla vita delle stelle.