Néhány százmilliárd csillag található a galaxisunkban, a Tejútrendszer és a világegyetemben több milliárd galaxis. A tudomány egyik fontos technikája, hogy megpróbálja rendezni vagy csoportokba sorolni a dolgokat, és felkutatni a trendeket vagy mintákat. A csillagászok ezt csillagokkal teszik.
Eddig tárgyaltuk a csillagok fényességét, színét vagy effektív hőmérsékletét. Ezeket ábrázolhatjuk, hogy kialakítsuk a csillagcsillagászat egyik leghasznosabb ábráját, a Hertzsprung-Russell (vagy H-R) diagramot. Nevét a dán és az amerikai csillagászokról kapta, akik önállóan fejlesztették ki a diagram változatait a XX. Század elején.
A H-R diagramban a csillag fényességét vagy energiáját a függőleges tengelyen ábrázoljuk. Ez kifejezhető a csillag fényének és a Nap fényének arányában; L * / Lsun. A csillagászok a csillag fényességének mértékeként a történelmi nagyság fogalmát is használják. Az abszolút nagyságrend egyszerűen annak mércéje, hogy egy csillag milyen fényesen jelenne meg, ha 10 pareksz távoli, és ezáltal lehetővé teszi a csillagok egyszerű összehasonlítását. Csak a dolgok összekeverése érdekében, annál alacsonyabb vagy negatívabb nagyságú, annál fényesebb a csillag. Definíció szerint egy 1-es nagyságú csillag 100 × fényesebb, mint a 6-os. A Napunk abszolút nagysága + 4,8.
A csillag tényleges hőmérsékletét a H-R diagram vízszintes tengelyén ábrázoljuk. Az egyik különlegesség az, hogy a hőmérsékletet fordított sorrendben ábrázoljuk, bal oldalon magas hőmérséklet (kb. 30 000 – 40 000 K), jobb oldalon a hűvösebb hőmérséklet (kb. 2500 K). A gyakorlatban a csillagászok egy színindexnek nevezett mennyiséget mértek, ami egyszerűen egy csillag nagyságának különbsége, ha két különböző színű szűrőn mérjük. A negatív színindexű csillagok kékesek, míg a hűvösebb narancssárga vagy vörös csillagok pozitívak.
A vízszintes tengely harmadik lehetséges skálája a csillag spektrális osztálya. A csillag fényének a spektrográfon keresztül történő felosztásával spektruma rögzíthető és elemezhető. Hasonló méretű, hőmérsékletű, összetételű csillagok más tulajdonságok hasonló spektrummal rendelkeznek, és ugyanabba a spektrumosztályba vannak besorolva. A csillagok fő spektrális osztályai O-tól (a legforróbb) és B, A, F, G, K és M-ig (legmenőbb) terjednek. Napunk G osztályú csillag. Ha ismeretlen csillag spektrumait összehasonlítjuk a kiválasztott standard referenciacsillagok spektrumaival, rengeteg információ határozható meg, beleértve annak színét vagy tényleges hőmérsékletét.
Ha most Hertzsprung-Russell diagramot rajzolunk egy néhány ezer legközelebbi vagy legfényesebb csillag a következőket látja:
Mint láthatjuk, a csillagok nem véletlenszerűen jelennek meg a cselekményen, hanem négy fő régióba vannak csoportosítva. Ez nagyon jelentős, mivel suggerez sts, hogy a csillag fényessége és hőmérséklete között van némi kapcsolat. Noha nem meglepő (valóban láttuk már, hogy egy forróbb csillag több energiát bocsát ki egységnyi felületre, mint egy hűvösebb csillag), a kapcsolatot bonyolítja e négy csoport jelenléte. Vizsgáljuk meg ezeket alaposabban.
Úgy tűnik, hogy a legtöbb csillag az A csoportba tartozik. Általános tendenciát mutat a hideg, halvány csillagoktól a jobb alsó sarokban a forró, rendkívül fényes csillagokig a bal felső sarokban. ami illeszkedik a hőmérséklet és a fényerő várható kapcsolatához. Ezt a csoportot Fő szekvenciának hívják, így a rajta található csillagok fő szekvencia csillagok. A mi Napunk egy ilyen példa. Mások közé tartozik az α Cen, Altair, Sirius, Achernar és Barnard csillag.
A B csoport csillagai többnyire 6000 K vagy hűvösebbek, mégis fényesebbek, mint az azonos hőmérsékletű fő szekvencia csillagok. Hogyan lehet ez? Ennek oka, hogy ezek a csillagok sokkal nagyobbak, mint a fő szekvencia csillagok. Bár ugyanannyi energiát bocsátanak ki négyzetméterenként, mint a fő szekvencia csillagok, a felületük sokkal nagyobb (terület ∝ sugár2), így az összes kibocsátott energia sokkal nagyobb. Ezeket a csillagokat óriásoknak nevezik. Ilyen például az Aldebaran és a Mira.
A C csoport csillagai még világosabbak, mint az óriások. Ezek a szuperóriások, a legnagyobbak a rendkívül nagy fényerejű csillagok közül. olyan óriás, mint a Betelgeuse, a Jupiter pályáján túlmutatna, ha a Napot helyettesítené a Naprendszerünkben.
Az utolsó érdekelt csoport a D csoportba tartozó csillagok. nagyon forrók, de nagyon homályosak.Noha négyzetméterenként nagy mennyiségű energiát bocsátanak ki, alacsony fényerejük van, ami azt jelenti, hogy ezért nagyon kicsinek kell lenniük. A D csoport csillagai valójában fehér törpék. A Sirius B és a Procyon B példák. A fehér törpék sokkal kisebbek, mint a fő szekvencia csillagok, és nagyjából akkorák, mint a Föld. Az alábbi ábra a fő csoportokat mutatja, az egyes csoportok példacsillagaival együtt.
