یکی از مفیدترین و پر کاربردترین ابزارهایی که اخترشناسان برای پژوهش پیرامون تحول و سن ستارگان استفاده می کنند، نمودار هرتسپرونگ-راسل است. که گاهی اوقات به آن نمودار رنگ-قدر نیز گفته می شود. این نمودار اساسا از دمای سطح ستارگان در مقابل درخشندگی آنها، که ما مقادیر دو ویژگی دمای سطحی و درخشندگی را برای یک ستاره و یا یک گروه ستاره رسم می نماییم. در اینجا باید متذکر شد که ستاره هایی با دمای پایین تر، در سمت راست نمودار هرتسپرونگ-راسل قرار دارند، پس دما در نمودار، از راست به چپ افزایش می یابد.
طبق شکل درخشان ترین ستاره ها نزدیک بالای نمودار و کم نورترین ها در پایین آن قرار دارند . ستاره های داغ از رده های طیفی O,B در سمت چپ و ستاره های سرد از رده طیفی M در سمت راست آن جا گرفته اند . در نمودار HR دما روی محور افقی به سمت چپ افزایش می یابد . در نمودار H_R نواری که به صورت مورب کشیده شده است حدود ۹۰ درصد از ستاره های آسمان شب را شامل می شود . این نوار که به آن رشته ی اصلی می گویند ، از ستاره های داغ ، درخشان و آبی بالا_چپ نمودار تا ستاره های سرد کم نور و سرخ پایین _راست نمودار امتداد می یابد . آن ستاره ای که در این نوار جای گرفته باشد ستاره ی رشته ی اصلی نامیده می شود به عنوان مثال خورشید با گونه طیفی G2 در رشته ی اصلی جای گرفته است .
در بخش بالا سمت راست نمودار H_R گروهی که هم درخشان اند و هم سرد . قانون استفان_بولتزمن بیان می کند که از هر متر مربع ستاره های سرد در ثانیه نور بسیار کم تری نسبت به ستاره های داغ گسیل می شود . برای این که چنین ستاره هایی تا این اندازه درخشان باشند باید بسیار غول پیکر باشند . و به همین علت به آن ها غول می گویند .
اندازه ی این ستاره ها بین ۱۰ تا۱۰۰ برابر خورشید است . اغلب ستاره های غول حدود ۱۰۰تا ۱۰۰۰ برابر خورشید درخشندگی دارند و دمای سطح شان حدود ۳۰۰۰تا ۶۰۰۰ کلوین است . اعضای سردتر این رده از ستاره ها آن هایی که دمای سطح شان حدود ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰کلوین است را اغلب غول سرخ می نامند . برخی از غول های سرخ را می توان به آسانی با چشم غیر مسلح در آسمان دید از جمله دبران در صورت فلکی ثور و سماک رامح در صورت فلکی عوا.
ستاره های کمیابی وجود دارند که از غول های سرخ هم بزرگتر و درخشانتر و شعاع ان ها از ۱۰۰۰ برابر شعاع خورشید بزرگتر است . این ستاره ها را ابرغول می نامند ، ابط الجوزا در صورت فلکی جبار و قلب العقرب در صورت فلکی عقرب دو ابرغولی اند که در آسمان شب دیده می شوند . غول ها و ابرغول ها مجموعا حدود یک درصد از ستاره های آسمان را تشکیل می دهند .
۹درصد باقی مانده ی ستاره ها گروه مجزایی از نقاط داده ها را در گوشه ی پایین سمت چپ نمودار HR تشکیل می دهند . اگر چه این ستاره ها بسیار داغ اند درخشندگی شان بسیار اندک است ، پس باید کوچک باشند . به همین علت به آن ها کوتوله ی سفید می گویند . این ستاره ها آن قدر کم نورند که فقط با تلسکوپ دیده می شوند . برخلاف آن ها کوتوله های قهوه ای )گوشه ترین نقطه ی پایین چپ رشته ی اصلی یعنی در کنج پایین و سمت راست اجرامی اند که هرگز ستاره نمی شوند . اندازه ی آن ها با اندازه ی سیاره ی مشتری قابل مقایسه است .
جزئیات طیف هر ستاره نشان می دهد که آیا غول است ، کوتوله ی سفید است ، یا ستاره ای در رشته ی اصلی .
دمای سطح ستاره تا حد بسیاری مشخص می کند که چه خطوطی در طیف ستاره دائمی اند . پس رده بندی ستاره ها براساس گونه ی طیفی شان اساسا مانند دسته بندی آن ها بر مبنای دمای سطح شان است . نمودار HR نشان می دهد ستاره هایی با دمای سطح یکسان ممکن است درخشندگی های بسیار متفاوتی داشته باشند . مانند ستاره ای که دمای سطح اش ۵۸۰۰ کلوین است بسته به درخشندگی اش امکان دارد کوتوله ی سفید ستاره ی رشته ی اصلی ، غول یا ابرغول باشد . اخترشناسان با بررسی دقیق طیف هر ستاره می توانند تشخیص بدهند که آن ستاره از کدام نوع است .
خطوط بالمر هیدروژن در طیف ابرغول بسیار درخشان باریک اند اما در طیف ستاره ی کم نورتر رشته ی اصلی کاملا پهن است . کلا در ستاره هایی از رده ی طیفی B تا رده ی طیفی F هرچه ستاره درخشان تر باشد خطوط هیدروژن اش باریک تر است . خطوط هیدروژن تحت تاثیر چگالی و فشار گاز جو ستاره قرار دارد . هرچه چگالی و فشار بیشتر باشد اتم های هیدروژن بیشتر با هم برخورد و با اتم ها و یون های موجود در جو واکنش میدهند. این برخورد سطح انرژی اتم های هیدروژن را جابه جا می کند در نتیجه خطوط طیفی هیدروژن پهن می شود .
گردآورنده : نیلوفر ترکزاده
The Hertzsprung-Russell Diagram | Astronomy 801: Planets, Stars, Galaxies, and the Universe https://www.e-education.psu.edu/astro801/content /l4_p6.html
Hertzsprung-Russell Diagram | COSMOS http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/h/hertzsprung -russell+diagram
