1. Diagram Hertzprunga - Russela.

Diagram Hertzprunga - Russela jest wykresem który ukazuje wędrówkę gwiazd pomiędzy różnymi cyklami ich życia. To gdzie gwiazda się znajdzie na tym wykresie (czyli jakie będzie miała współrzędne) określa jej jasność absolutna, oraz typ widmowy. Bardzo często zastępuje się parametr typ widmowy temperaturą efektywną, lub tzw. wskaźnikiem barwy. W przypadku gdy mamy do czynienia z przedstawieniem danych dotyczących grupy gwiazd na diagramie Hertzprunga - Russela, takich, które znajdują się w jednakowej odległości od obserwatora, to zamiast jasności absolutnej używa się jasności obserwowanej. Głównym elementem diagramu H - R, jest tzw. ciąg główny. Jest to pas, określający etap życia gwiazd, który każda z nich musi przejść (mówi się wówczas, że gwiazda znajduje się na ciągu głównym). Gdy gwiazda wkracza w etap swojej śmierci, to schodzi z tego ciągu głównego do określonego innego obszaru. Otóż poniżej ciągu głównego znajduje się obszar białych karłów i podkarłów, a powyżej niego obszar olbrzymów i nadolbrzymów. Gwiazdy przez większość swojego życia znajdują się na ciągu głównym. Jednak kiedy nadchodzi ich kres, "przesuwają" się do obszaru olbrzymów lub karłów, i stają się jednym z tych ciał niebieskich.

2. Typy widmowe

Typ widmowy jest niejako cechą gwiazd, która pozwala na rozróżnienie pomiędzy nimi ze względu na rodzaj widma promieniowania, jakie emitują. Typy widmowe oznacza się literami: O, B, A, F, G, K i M. Każdy z tych typów z kolei dzieli się na 10 podtypów, które oznacza się cyframi od 0 do 9. Gwiazdy które mają ten sam typ widmowy charakteryzują się podobną temperaturą efektywną (zdefiniowaną z prawa Stefana - Boltzmana, której wartość określa związek pomiędzy jasnością absolutną gwiazdy, jej promieniem i temperaturą efektywną. Jeśli chodzi o typy, to najgorętsze gwiazdy to typ O, natomiast te o najniższej temperaturze to typ M.

3. Konstrukcja diagramu H - R.

Pod względem wyglądu, diagram H - R nie wyróżnia się niczym szczególnym i przypomina inne diagramy. Jednak jego wyjątkowość wynika przede wszystkim z tego co jest na nim przedstawiane, oraz w jaki sposób tego dokonano. Otóż diagram ten stał się tak popularny wśród astronomów i nie tylko, dzięki umiejętnemu wykorzystaniu wiedzy nabytej w wyniku niezliczonych obserwacji. Przyjrzyjmy się temu diagramowi bliżej. Otóż na jego osi poziomej zazwyczaj odkłada się wskaźnik, który pozwala na ocenieni temperatury efektywnej danej gwiazdy. Najczęściej wskaźnikiem tym jest typ widmowy gwiazdy. Natomiast na osi pionowej zwykle odkładany jest wskaźnik określający jasność absolutną gwiazdy. I w zasadzie to wszystko co można powiedzieć o konstrukcji tego diagramu. Teraz jeśli tylko znamy te dwie wspomniane wartości, można daną gwiazdę umieścić w określonym miejscu na tym diagramie. Co więcej możemy umieścić na nim więcej gwiazd. Gdybyśmy się do tego zabrali z ołówkiem w ręku i chcielibyśmy na takim diagramie zaznaczyć pewną ilość gwiazd, to mogłoby się okazać to trudne i czasochłonne. Na szczęście ktoś już to zrobił za nas i obecnie dostępne są diagramy H - R dla różnych grup gwiazd.

Diagram te przedstawia poza tym cykl życiowy gwiazd. Dopóki gwiazda spala wodór w reakcjach termojądrowych zachodzących w jej wnętrzu, to znajduje się na tak zwanym ciągu głównym - dotyczy to wszystkich gwiazd. Gdy natomiast skończy spalać ten wodór, zaczyna schodzić z tego ciągu głównego kierując się w stronę olbrzymów lub karłów. Jest to proces stopniowego jej umierania.

4. Jasność gwiazd

Nadolbrzymy

Są to gwiazdy bardzo masywne, świecące bardzo jasno, znajdujące się w ostatnich fazach swojego życia. Można je podzielić zasadniczo na następujące typy:

- typ Ia - są to najjaśniejsze nadolbrzymy

- typ Ib - nadolbrzymy o mniejszej jasności niż Ia

- typ Iab - są to nadolbrzymy charakteryzujące się pośrednią jasnością

- typ Ia - 0 - są to szczególne przypadki nadolbrzymów, tzw. hiperolbrzymy

Jasne Olbrzymy

Są to gwiazdy, które pod względem jasności znajdują się pomiędzy nadolbrzymami, a olbrzymami.

Olbrzymy

Spośród wszystkich gwiazd należących do olbrzymów, te charakteryzują się stosunkowo niewielką masą. To także gwiazdy które znajdują się w ostatniej fazie swojego życia. Jednak do tej kategorii należą także gwiazdy które są na drodze do stania się nadolbrzymem.

Podolbrzymy

Są to gwiazdy, które dopiero stają się olbrzymami lub nadolbrzymami.

5. Zastosowanie i znaczenie diagramu H - R

Otóż diagram Hertzsprunga - Russela od momentu stworzenia stanowił bardzo cenne źródło informacji dla astronomów. Pomimo faktu, że jego podstawowa wersja jest dosyć prosta, to w oparciu o nią można budować znacznie bardziej skomplikowane diagramy, którą pozwalają na określenie wielu istotnych właściwości obserwowanych gwiazd.

Dla przykładu, jeśli wyznaczy się masy dla gwiazd o różnych jasnościach, a następnie naniesie się te dane na diagram H - R, to można uzyskać zależność masy gwiazdy od jej jasności. Dzięki czemu, możliwe będzie stwierdzenie, iż jasność gwiazdy zależy od jej jasności i wyznaczenie eksperymentalne jej postaci. Jednak to nie koniec możliwości diagramu H - R. Otóż jeśli wykonamy taki diagram dla gwiazd tylko należących do jednej określonej gromady, to nie musimy wówczas znać ich odległości od naszej planety, bowiem w przybliżeniu jest ona dla każdej gwiazdy taka sama (gwiazdy w gromadzie są położone stosunkowo blisko siebie). Dodatkowo, gwiazdy które należą do jednej gromady, mają podobny wiek, podobną budowę, a dzięki tym informacjom możemy dokładniej poznać ich określone właściwości. Potrzebny nam jedynie diagram H - R i umiejętność odczytywania informacji z niego.

W ten sposób widać, że diagram H - R ma ogromne możliwości, jeśli chodzi o poznanie natury gwiazd.

6. Podział gwiazd

Przeważającą większość gwiazd, które można obserwować na niebie, bo, aż 99%, można sklasyfikować za pomocą podstawowych typów widmowych, czyli O, B, A, F, G, K i M. System takiej klasyfikacji został stworzony przez amerykańską uczoną Anne J. Cannon, która dokonała tego po zanalizowaniu widm ok. 200 tysięcy gwiazd. Za podstawę klasyfikacji posłużyły charakterystyczne linie i pasma widmowe (głównie absorpcyjne) przy uwzględnieniu ich względnego natężenia. Jak już wspomnieliśmy, dodatkowo te podstawowe typy widmowe zostały podzielone na 10 podtypów, ponumerowanych od 0 do 9. W przypadku tych cyfr, zasada jest taka, że im większa temperatura gwiazdy tym niższy numer. Jak już wspomnieliśmy 99% gwiazd daje się sklasyfikować za pomocą wymienionych typów. A co z pozostałym 1%. Otóż do ich klasyfikacji używa się specjalnych 5 typów widmowych:

- W - gwiazdy Wolfa - Rayeta, których temperatura powierzchni wynosi ok. 100 000 K

- Q - nowe gwiazdy

- R, N - gwiazdy węglowe

- S - gwiazdy cyrkonowe

Opisana klasyfikacja czasami nie określa niektórych gwiazd w sposób ścisły. Tyczy się to gwiazd które charakteryzują się tą samą temperaturą, ale zupełnie innymi parametrami fizycznymi. Doskonałym przykładem tutaj mogą być karły i olbrzymy, które należą do tego samego typu widmowego.

W związku z tym, że niemożliwe stało się ścisłe ich rozróżnienie za pomocą typowych widm, wprowadzono dodatkowe symbole, które podaje się przed nazwą typu:

- sd - gwiazda tego typu jest podkarłem

- d - karzeł

- w - biały karzeł

- sg - podolbrzym

- g - olbrzym

Natomiast aby uwzględnić jeszcze unikalne właściwości gwiazd, podaje się dodatkowy symbol, który umieszcza się za symbolem typu widmowego:

- p - gdy gwiazda charakteryzuje się osobliwym widmem

- e - gdy widmo gwiazdy posiada linie emisyjne

- n - gdy linie widmowe danej gwiazdy są rozmyte

- s - gdy linie widmowe danej gwiazdy są ostre

- k - gdy wśród linii widmowych gwiazdy można znaleźć linie odpowiadające międzygwiezdnemu gazowi

- m - gdy w widmie występują linie odpowiadające metalom

W przypadku gdy mamy do czynienia z bardzo osobliwą gwiazdą, którą w ogóle nie można sklasyfikować za pomocą jakiegokolwiek typu widmowego, to oznacza się ją za pomocą symbolu pec (pekularne).