«Спектр-светимость» диаграмма

Наблюдения звезд позволяют определить такие две их основные характеристики, как светимость и спектральный класс (см. Спектральная классификация звезд). На основании этих данных можно построить следующую диаграмму: по вертикальной оси откладывается светимость, а по горизонтальной — спектральный класс. Каждая звезда на диаграмме изображается точкой. При этом оказывается, что звезды располагаются не хаотически, а образуют определенные линии или последовательности. На участках диаграммы вне этих последовательностей звезд практически нет.

Впервые диаграмма «спектр — светимость» была построена и изучена в начале нашего века датским астрономом Э. Герцшпрунгом и американским астрофизиком Г. Ресселлом. Поэтому она называется обычно диаграммой Герцшпрунга — Ресселла.

Иногда по осям диаграммы откладывают другие величины. Светимость звезды можно выразить через абсолютную звездную величину, а спектральный класс можно связать с температурой звезды. Вместо спектрального класса или температуры часто используют показатель цвета (см. Звездные величины). На современной диаграмме Герцшпрунга — Ресселла выделяются следующие последовательности. От верхнего левого угла к правому нижнему проходит главная последовательность, на которой находится подавляющее большинство всех звезд. Последовательность начинается от горячих голубых звезд с температурой 30 000–50 000 Кис оптической светимостью в 10 000 раз больше светимости Солнца (например, Спика), проходит через белые звезды (Сириус А), желтовато-белые (Процион), желтые (Солнце), оранжевые (т Кита) и заканчивается красными карликами с температурой 3000–4000 К, которые слабее Солнца в 1000 раз (Крюгер 60). Выше главной последовательности расположены красноватые субгиганты, а затем желтые, оранжевые и красные гиганты, имеющие большие размеры и соответственно высокие светимости (Капелла, Арктур, Альдебаран). В самой верхней части диаграммы проходит ветвь сверхгигантов, светимости которых в десятки и сотни тысяч раз больше светимости Солнца (Ригель, Бетельгейзе). Но таких звезд очень немного. Чуть ниже главной последовательности параллельно ей проходит ветвь субкарликов. И наконец, в самой нижней части диаграммы отдельной группой располагаются белые карлики — очень плотные, маленькие и горячие звезды (например, Сириус В).

В процессе эволюции звезды меняют свое положение на диаграмме «спектр-светимость», перемещаясь из одной группы в другую. Большую часть жизни звезда проводит на главной последовательности. Справа и вверх от главной последовательности располагаются как самые молодые звезды, так и звезды, далеко продвинувшиеся по своему эволюционному пути. Белые карлики представляют собой звезды, находящиеся на заключительной стадии развития.

В астрономии часто используется диаграмма «спектр-светимость», построенная отдельно для шаровых и рассеянных скоплений звезд, а также различных звездных населений Галактики.

Диаграмма Герцшпрунга — Ресселла играет фундаментальную роль в астрофизике при изучении звезд и звездных систем.