El diagrama de Hertzsprung-Russell

12
de
setembre
de
2022

Amb el desenvolupament de les tècniques per estudiar les propietats i la intensitat de la llum, i mesurar les distàncies a les estrelles, el començament del segle XX va viure la gestació d'un resultat fonamental: el diagrama de Hertzsprung-Russell. Ejnar Hertzsprung primer i Henry N. Russell poc després, van publicar els seus resultats i van posar la llavor de la comprensió de la vida de les estrelles.

El diagrama va ser generat amb una combinació d'allò que hem explicat en les entrades anteriors: per una banda, mesures d'intensitat de la llum, magnituds, en les bandes del blau i el verd i, per l'altra, mesures de distància per obtenir-ne la lluminositat intrínseca o magnitud absoluta.

Hertzsrpung i Russell van fer servir mesures de la paral·laxi d'estreles, així com la informació espectral, en alguns casos obtingudes d'altres astrònoms com Jacobus Kapteyn en el cas de les paral·laxis o d'Antonia Maury en el cas dels espectres. La novetat va ser combinar aquestes informacions per derivar estimacions de la magnitud (lluminositat) intrínseca de les estrelles –tal com hem explicat en les entrades anteriors, representant el tipus espectral de l'estrella enfront de la seua magnitud. El tipus espectral ens dóna un índex de color, amb la lletra B indicant una estrella blava, amb una transició cap al roig que acaba en l'índex N (vegeu la figura). Més tard es va establir una relació directa entre el color de l'estrella i la temperatura de la seua superfície, com ja explicarem.

Figura de l'article de Henry N. Russell en 1914 en la publicació Popular Astronomy. En l'eix horitzontal, el tipus espectral, o índex de color de l'estrella. En l'eix vertical, la magnitud absoluta.

Per fer diagrames d'aquest tipus de manera senzilla, tot evitant haver de mesurar distàncies a moltes estrelles, també van fer servir cúmuls d'estrelles en què totes les seues components es troben a la mateixa distància – aproximadament. Així, una sola mesura de distància basta per a tot el cúmul, i la relació entre les magnituds aparents i les absolutes és la mateixa.

Tots dos es van adonar que si representaven aquesta magnitud absoluta de les estrelles enfront de la seua diferència de magnitud en les bandes blava i verda, la major part de les estrelles, un 90%, queien en una mateixa franja.

I vet ací un dels detalls més significatius de la cosa, i mostra clara de com es treballa en Astrofísica i Cosmologia: si el 90% de les estrelles observades es troba en eixa franja, tenint en compte que no hi ha cap criteri de selecció a priori dels objectes en la mostra, això ha de voler dir que les estrelles passen el 90% de les seues existències en aquesta franja del diagrama!

Amb un resultat observacional que ens condueix a la conclusió anterior, el següent pas és preguntar-se perquè passa això i, a més, que fa que un 10% de les estrelles no estiga en aquesta franja, sinó aparentment escampada pel gràfic.

Ara, en una associació pelegrina d'idees, recorde que fins a arribar al batxillerat, tenia dubtes sobre si estudiar Història, o Física, per fer Astrofísica. Amb el temps, em vaig adonar que en molts aspectes l'Astrofísica s'assembla a l'Arqueologia, atès que s'han de fer deduccions raonables partint d'observacions i evidències que poden ser de tot excepte evidents. Després, òbviament, aquestes deduccions han de ser contrastades amb noves observacions i posades a prova. En ciència res no és pres per cert per sempre, per molt raonable o satisfactori que semble als nostres ulls, psicologia o cultura.

Ah, disculpeu, sobre els perquès de les posicions de les estrelles en el diagrama en parlarem un altre dia... Només afegir que la franja s'anomena seqüència principal.

Manel Perucho és professor de la Facultat de Física de la Universitat de València i fa recerca sobre diferents escenaris astrofísics en què la relativitat juga un paper important. En particular, estudia l’evolució i impacte de dolls de plasma en galàxies actives o en estels binaris de raigs X i gamma.
Manel Perucho és professor de la Facultat de Física de la Universitat de València i fa recerca sobre diferents escenaris astrofísics en què la relativitat juga un paper important. En particular, estudia l’evolució i impacte de dolls de plasma en galàxies actives o en estels binaris de raigs X i gamma.