Tähdet: Hertzsprungin–Russellin kaavio

Tähtitaivaalla tuikkii miljoonia tähtiä. Me näemme maasta vain murto-osan koko maailmankaikkeuden tähdistä. Meille ne kaikki näyttäytyvät pikkuruisina kirkkaina pisteinä, mutta niiden erot ovat yhtä suuria kuin niiden väliset etäisyydetkin. Miten ihmiset pystyvät tutkimaan ja ymmärtämään niitä? Tässä on Ejnar Hertzsprung, tanskalainen tähtitieteilijä.

On 1900-luvun alku ja Hertzsprung vertailee keskenään tähtiä, joita hän voi nähdä Maasta. Hän yrittää löytää yhteyden tähden kirkkauden – siis sen valovoiman – ja tähden lämpötilan välille. Samaan aikaan toisistaan tietämättä Pohjois-Amerikassa Henry Norris Russell tutkii samaa aihetta samankaltaisin tuloksin. Heidän tutkimustensa tuloksena syntyy kaavio, jonka nykyisin tunnemme nimellä Hertzsprungin–Russellin kaavio, näiden kahden tiedemiehen kunniaksi. Se kaavio näyttää tältä: Vaaka-akseli edustaa tähtien pintalämpötilaa, jota merkitään väreillä.

Kuumimmat tähdet ovat sinisiä ja ne ovat kaavion vasemmassa laidassa. Keskikuumat tähdet ovat valkoisia ja keltaisia ja ne päätyvät keskelle. Kylmimmät tähdet ovat punaisia ja ne sijoittuvat kaavion oikeaan laitaan. Pystyakseli näyttää tähden valovoiman – sen, kuinka kirkas tähti todellisuudessa on. Kaikista kirkkaimmat tähdet ovat kaavion yläpäässä ja himmeimmät pohjalla.

Suurin osa tähdistä sijoittuu vinoviivalle, joka ulottuu vasemmasta yläkulmasta oikeaan alakulmaan. Tämä on kaavion PÄÄSARJA. Sekä valovoima ja lämpötila ovat yhteydessä tähden massaan, joten jos tarkastelemme pääsarjaa, voimme vertailla eri tähtien massoja! Oikean alakulman tähdet eivät ole pelkästään himmeämpiä ja viileämpiä, vaan ne ovat myös massaltaan paljon kevyempiä kuin tähdet kaavion keskellä ja vasemmassa yläkulmassa. Pienillä, viileillä ja himmeillä tähdillä aivan kaavion oikeassa alanurkassa on oma nimensäkin.

Niiden nimi on PUNAISET KÄÄPIÖT. Mutta pääsarjan tähdet eivät ole ainoita tähtiä, jotka ovat tiedossamme. On myös joitakin tähtiä, jotka ovat sekä todella kuumia että todella kirkkaita, paljon kirkkaampia kuin useimmat tähdet. Ne ovat nimeltään SINISET JÄTTILÄISET ja SINISET YLIJÄTTILÄISET. Ne ovat kaavion vasemmassa yläkulmassa hieman pääsarjan ulkopuolella.

Siniset jättiläiset ovat myös todella raskaita, jopa raskaampia kuin paljon suuremmat tähdet, jotka kuuluvat kaavion oikeaan yläkulmaan. Oikean yläkulman tähdet ovat viileämpiä, mutta ne silti loistavat todella kirkkaasti. Tämä johtuu niiden valtavasta valoa säteilevästä pinta-alasta. Tämä ryhmä on nimeltään PUNAISET JÄTTILÄISET ja PUNAISET YLIJÄTTILÄISET. Ja lopuksi, täällä vasemmassa alakulmassa meillä on äärimmäisen raskaita ja tiheitä tähtien ytimiä.

Ne ovat todella kuumia, mutta myös todella pieniä, joten ne näyttävät todella himmeiltä. Me kutsumme niitä nimellä VALKOISET KÄÄPIÖT. Entäpä meidän Aurinkomme? Minne ajattelet sen sijoittuvan tällä kaaviolla? Sen keskikirkkaus ja kohtalainen pintalämpötila asettaa sen pääsarjan keskelle, ja siitä vähän oikealle!

Hertzsprungin–Russellin kaavio järjestää tähtiä niiden valovoiman ja lämpötilan perusteella. Se antaa meidän vertailla eri tähtiä ja havaita yhdenmukaisuuksia ja eroavaisuuksia niiden välillä. Tietämällä tähden paikan kaaviossa tieteilijät voivat tehdä arvauksia ja vetää johtopäätöksiä sen massasta, koosta, ja jopa sen elinkaaresta, kehityksestä ja lopullisesta kohtalosta. Näin Hertzsprungin–Russellin kaavio on auttanut tähtitieteilijöitä ja astrofyysikkoja tähtien tutkimisessa jo yli sadan vuoden ajan!