Det finns några hundra miljarder stjärnor i vår galax, Vintergatan och miljarder galaxer i universum. En viktig teknik inom vetenskapen är att försöka sortera eller klassificera saker i grupper och söka efter trender eller mönster. Astronomer gör detta med stjärnor.
Hittills har vi diskuterat stjärnornas ljusstyrka och färg eller effektiva temperatur. Dessa kan plottas för att bilda det som är en av de mest användbara ritningarna för stjärnastronomi, Hertzsprung-Russell (eller HR) -diagrammet. Det är uppkallat efter de danska och amerikanska astronomerna som självständigt utvecklade versioner av diagrammet i början av 1900-talet.
I ett HR-diagram ritas en stjärnas ljusstyrka eller energiproduktion på den vertikala axeln. Detta kan uttryckas som ett förhållande mellan stjärnans ljusstyrka och Solens; L * / Lsun. Astronomer använder också det historiska storleksbegreppet som ett mått på stjärnans ljusstyrka. Absolut magnitude är helt enkelt ett mått på hur ljus en stjärna skulle visas om 10 parsec avlägsnas och därmed gör att stjärnor enkelt kan jämföras. Bara för att förvirra saker, ju lägre eller mer negativ storleken är, desto ljusare blir stjärnan. Per definition är en stjärna med magnitud 1 100 × ljusare än en med magnitude 6. Vår sol har en absolut magnitud på + 4,8.
En stjärns effektiva temperatur plottas på den horisontella axeln i ett HR-diagram. En karaktär här är att temperaturen plottas i omvänd ordning, med hög temperatur (cirka 30 000 – 40 000 K) till vänster och den svalare temperaturen (cirka 2500 K) till höger. I praktiken mäter astronomer faktiskt en kvantitet som kallas färgindex som helt enkelt är skillnaden i en stjärns storlek när den mäts genom två olika färgade filter. Stjärnor med negativt färgindex är blåaktiga medan svalare orange eller röda stjärnor har ett positivt färgindex.
Den tredje möjliga skalan för den horisontella axeln är en stjärnans spektralklass. Genom att dela ljuset från en stjärna genom en spektrograf kan dess spektrum registreras och analyseras. Stjärnor av liknande storlek, temperatur, sammansättning och andra egenskaper har liknande spektra och klassificeras i samma spektralklass. De viktigaste spektralklasserna för stjärnor sträcker sig från O (den hetaste) till B, A, F, G, K och M (coolaste). Vår sol är en G-klass Genom att jämföra spektra för en okänd stjärna med spektra för utvalda standardreferensstjärnor kan en mängd information, inklusive dess färg eller effektiva temperatur, bestämmas.
Om vi nu plottar ett Hertzsprung-Russell-diagram för en några tusen närmaste eller ljusaste stjärnor ser vi följande:
Som vi kan se visas stjärnor inte slumpmässigt på handlingen utan verkar grupperas i fyra huvudregioner. Detta är mycket viktigt eftersom det suger m att det kan finnas något samband mellan stjärnans ljusstyrka och temperatur. Även om det inte är förvånande (vi har verkligen sett att en hetare stjärna avger mer energi per ytenhet än en svalare stjärna) är förhållandet komplicerat av närvaron av dessa fyra grupper. Låt oss undersöka dessa närmare.
De flesta stjärnor verkar falla i grupp A. Det visar en allmän trend från svala, svaga stjärnor i nedre högra hörnet upp till heta, extremt ljusa stjärnor i det övre vänstra hörnet vilket passar in i vårt förväntade förhållande mellan temperatur och ljusstyrka. Denna grupp kallas Main Sequence så stjärnor som finns på den är huvudsekvensstjärnor. Vår sol är ett sådant exempel. Andra inkluderar α Cen, Altair, Sirius, Achernar och Barnards stjärna.
Stjärnor i grupp B är oftast 6000 K eller svalare men ändå mer lysande än huvudstjärnor med samma temperatur. Hur kan det vara? Anledningen är att dessa stjärnor är mycket större än huvudsekvensstjärnor. Även om de avger samma mängd energi per kvadratmeter som huvudsekvensstjärnor har de mycket större ytarea (area ∝ radie2) är den totala energin som emitteras således mycket större. Dessa stjärnor kallas jättar. Exempel är Aldebaran och Mira.
Stjärnorna i grupp C är ännu ljusare än jättarna. Dessa är superjättarna, de största stjärnorna med extremt höga ljusstyrkor. En röd superjätt som Betelgeuse skulle sträcka sig bortom Jupiters bana om den ersatte solen i vårt solsystem.
Den sista gruppen av intresse är de stjärnor i grupp D. Från deras position på HR-diagrammet ser vi att de är väldigt heta men ändå mycket svaga.Även om de avger stora mängder energi per kvadratmeter har de låg ljusstyrka vilket innebär att de därför måste vara mycket små. Grupp D-stjärnor är faktiskt kända som vita dvärgar. Sirius B och Procyon B är exempel. Vita dvärgar är mycket mindre än huvudsekvensstjärnor och är ungefär lika stora som jorden. Diagrammet nedan visar huvudgrupperna märkta tillsammans med stjärnor i varje grupp.
