Hercšprunga–Rasela (H–R) diagramma: definīcija, zvaigžņu spožums un temperatūra
Uzzini Hercšprunga–Rasela diagrammas būtību: kā zvaigžņu spožums un temperatūra atklāj zvaigžņu evolūciju un klasifikāciju (HR diagramma).
Hercšprunga–Rasela (H–R) diagramma ir plaši izmantota zvaigžņu diagramma, kas attēlo saistību starp zvaigžņu spožumu un to virsmas temperatūru. Tā nerāda zvaigžņu vietu debesīs vai karti — katra zvaigzne tiek novietota punktā diagrammā atbilstoši tās spožumam un temperatūrai. H‑R diagrammas sauc arī par H‑R diagrammām vai HRD.
Tipiski H–R diagrammas horizontālā ass attēlo zvaigžņu virsmas temperatūru (vai spektrālo klasi vai krāsu indeksu). Svarīgi atzīmēt, ka temperatūras ass diagrammā parasti ir apgrieztā kārtībā: karstākas zvaigznes (augstāka temperatūra) atrodas kreisajā pusē, bet aukstākas — labajā pusē. Vertikālā ass attēlo spožumu, kas var būt izteikts kā absolūtā magnitūda vai kā luminositāte (bieži salīdzināta ar Saulesspožumu). Abas ass bieži ir logaritmiskas, jo spožumu un temperatūru vērtības aptver ļoti plašu diapazonu.
Kāda veida informāciju rāda H–R diagramma
- Galvenā secība (main sequence): šajā sloksnē atrodas lielākā daļa zvaigžņu, tostarp Saule. Zvaigznes galvenajā secībā iedala pēc masas — masīvākas un karstākas zvaigznes ir spožākas un atrodas kreisajā augšējā daļā.
- Sarkanās milzes un pārmilzes: šīs zvaigznes ir liela izmēra un zemas virsmas temperatūras, tāpēc tās parādās diagrammas augšējā labajā daļā (ļoti spožas, bet salīdzinoši aukstas).
- Balti punduri: blīvas, karstas bet vāju spožumu zvaigznes, kas atrodas diagrammas apakšējā kreisajā daļā.
Kā mērījumi tiek izmantoti
H–R diagrammu aizpilda, izmantojot novērojumus — zvaigžņu spektrus, fotometriju un attāluma mērījumus. Piemēram, jūsu minētā diagramma, kas balstīta uz datiem par 23 000 zvaigznēm mūsu Piena Ceļa galaktikā, ļauj redzēt statistiskas izplatības un struktūras, kas atbilst teorētiskām evolucionārajām joslām.
Praktiskie pielietojumi
- Noteikt zvaigžņu evolūcijas stadijas — H–R diagramma parāda, kā zvaigzne mainās no galvenās secības uz milzi vai punduriem.
- Vecuma un masas noteikšana zvaigžņu kopām — salīdzinot novērotu kopu ar teorētiskiem evolūcijas modeļiem var iegūt kopu vecumu.
- Spektrālo tipu klasifikācija un temperatūras noteikšana, izmantojot to atrašanās vietu diagrammā.
Papildu piezīmes
- H–R diagrammas autori ir astronomi Einārs Hercsprungs un Henrijs Noriss Rasels, pēc kuriem diagramma arī nosaukta.
- Dažādas H–R diagrammas versijas var izmantot atšķirīgas ass mērvienības (piem., absolūtā magnitūda vai luminositāte), taču būtība — spožuma un temperatūras attiecība — paliek nemainīga.
- Krāsu indekss (piem., B‑V) un spektrālais tips (O, B, A, F, G, K, M) ir cieši saistīti ar temperatūru un tādēļ bieži parādās H–R diagrammās kopā vai vietā.
H–R diagramma ir viens no fundamentālajiem instrumentiem astrofizikā — tā apkopo novērojumu un teoriju vienā attēlā, kas palīdz saprast zvaigžņu dzimšanu, dzīvi un nāvi.
Hertzsprung-Russell diagramma, ko ar atļauju izveidojis Richard Powell.
Cits, iespējams, vieglāk saprotams viedoklis
Zvaigžņu evolūcijas ceļi H-R diagrammā: Saule = 1
Hercsprunga-Russela diagrammas zīmēšana
Hercsprunga-Rusella diagrammas vertikālā ass parāda zvaigžņu spožumu jeb spilgtumu, it kā tās visas būtu mērītas no viena attāluma. Cits apzīmējums ir absolūtais lielums. Jo spožāka ir zvaigzne, jo augstāks ir tās laukums šajā diagrammā.
Horizontālā ass rāda zvaigžņu virsmas temperatūru. Tomēr, virzoties uz labo pusi, temperatūra nevis palielinās, bet gan samazinās. Tas nozīmē, ka diagrammas kreisajā pusē ir zvaigznes ar visaugstākās temperatūras laukumiem (virs 30 000 Kelvīnu), savukārt labajā pusē ir zvaigznes, kuru temperatūra ir tikai 3000 K.
Kopumā zvaigznes temperatūra ir saistīta ar tās krāsu. Diagrammas augšpusē kopā ar temperatūrām ir norādītas spektrālās klases. Karstākās zvaigznes ir zili baltas (O klase), vidējās temperatūras ir dzeltenas (G klase), bet vēsākās - sarkanas (M klase). (Protams, sakot par zvaigznēm "vēsākās", mums jāsaprot, ka zemākā zvaigznes temperatūra ir gandrīz 5000 grādu pēc Fārenheita.)
Patiesībā, kad 1900. gadu sākumā tika izstrādātas Hercsprunga-Russela diagrammas, astronomi nezināja, kā noteikt zvaigznes temperatūru. Pirmajās diagrammās attēloja zvaigžņu absolūto lielumu (kur, pieskaitot vieninieku, spilgtums samazinājās aptuveni divarpus reizes) pret krāsu, ko attēloja spektrālās klases no zili baltas līdz sarkanai.
Reģioni ar daudzām zvaigznēm
Kā redzams, šādi attēlotas zvaigznes parasti iekļaujas tikai noteiktos diagrammas apgabalos. Visām zvaigznēm noteiktā Hercsprunga-Rusellas diagrammas apgabalā ir līdzīgs spožums un temperatūra. Galvenais reģions, kurā parādās zvaigznes, ir diagonāli izliekta līkne, kas iet no kreisās augšējās daļas (karstas un spilgtas) uz labo apakšējo (vēsākas un mazāk spilgtas). To sauc par galveno sekvenci. Virs galvenās sekvences ir vēl viens reģions, kurā atrodas sarkanie milži. Zemāk ir izliekta līkne, kas attēlo baltos rūķīšus.
Šīs zvaigžņu kolekcijas pēc spilgtuma un temperatūras ir svarīgas, runājot par zvaigžņu evolūciju. Kopumā zvaigznes veidojas galvenajā secībā. (Protams, kad mēs sakām "galvenajā secībā", mēs patiesībā domājam "ar tādu spožumu un temperatūru, kas liek tās iezīmēt galvenajā secībā Hercsprunga-Rusela diagrammā.") Pēc miljardiem gadu tās izplešas par sarkanajiem milžiem. Pēc vēl viena vai diviem miljardiem gadu tie saraujas par baltajiem rūķīšiem.
Tikai 1930. un 1940. gados zinātnieki sāka izprast kodolsintēzes nozīmi tādu zvaigžņu kā mūsu Saule radīšanā un uzturēšanā. Mūsdienās Hercsprunga-Russela diagrammas tiek izmantotas, lai skolēniem attēlotu zvaigžņu evolūciju. Tās vairs netiek daudz izmantotas jaunu zinātnisko teoriju izstrādē.
Hercsprunga-Rusella diagrammā mūsu Saule ir attēlota ļoti tuvu galvenās sekvences vidum, krustpunktā ar spilgtumu 1 un temperatūru 5780 K. Tāpēc Saule ir G klases jeb "dzeltenā zvaigzne").
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Herca-Šprunga-Rusella diagramma?
A: Herca Springa-Rusela diagramma ir daudzu zvaigžņu diagramma, kas parāda attiecību starp zvaigžņu spožumu un to temperatūru.
J: Vai Hercsprunga-Russela diagrammas ir attēli vai kartes, kurās attēlota zvaigžņu atrašanās vieta?
Atbilde: Nē, Hercsprunga-Russela diagrammas nav attēli vai kartes, kurās attēlota zvaigžņu atrašanās vieta. Tās attēlo katru zvaigzni uz diagrammas, kas mēra zvaigznes spožumu atkarībā no tās temperatūras.
J: Kā sauc arī Hercsprunga-Russela diagrammas?
A: Herca Springa-Rusella diagrammas sauc arī par H-R diagrammām vai HRD.
Jautājums: Cik zvaigžņu tika izmantotas, lai izveidotu tekstā redzamo Hercsprunga-Russela diagrammu?
A: Tekstā sniegtā diagramma ir balstīta uz mērījumiem, kas veikti 23 000 zvaigžņu mūsu Piena Ceļa galaktikā.
J: Kas bija Hercsprunga-Rusellas diagrammas autori?
A: Hercsprunga-Rasela diagramma ir nosaukta tās autoru, astronomu Eināra Hercsprunga un Henrija Norisa Rasella vārdā.
J: Ko mēra ar Hercsprunga-Rusela diagrammu katrai zvaigznei?
A: Hercsprunga-Russela diagramma mēra zvaigznes spilgtumu jeb spožumu attiecībā pret tās temperatūru katrai zvaigznei, kas attēlota diagrammā.
J: Kāda ir Hercspringa-Rusellas diagrammas nozīme?
A: Herca Springa-Rusella diagramma ir nozīmīga, jo tā ļauj astronomiem klasificēt zvaigznes, pamatojoties uz to temperatūru un spožumu, kā arī sniedz informāciju par zvaigznes vecumu un evolūcijas stadiju.
Meklēt