Jedním z okamžiků, kterých si astronomové nejvíce cení, je soumrak. Se západem Slunce obloha potemní a objeví se první hvězdy. Zpočátku jsou to dvě nebo tři, ale s přibývajícími minutami je jich vidět stále více; jako první se objeví nejjasnější hvězdy noci, jako poslední pak ty nejtmavší. Jejich jasnost však není to jediné, co hvězdy odlišuje. Jak noc postupuje a obloha tmavne, podíváme-li se pozorně, uvidíme hvězdy červené, bílé a modré… Hvězdy mají barvy a jejich poznávání nás zavede na fascinující cestu jejich životem.
V těchto prvních jarních týdnech je snadné krátce po západu Slunce najít souhvězdí Orion spolu s Canis Major a Taurus. Na první pohled se může zdát, že hvězdy mají stejnou barvu, ale pokud vyhledáme tmavou oblohu a podíváme se na ně podruhé zblízka, všimneme si odlišných barev. Sírius (v Canis Major) je bílý, Rigel (pravá noha Orionu) je modrý, Aldebaran (v Býku) je oranžový a Betelgeuze (levé rameno Orionu) je červená.
V domě astrofyzika jsou kohoutky obrácené
To, že hvězdy mají různé barvy, není pouhá kuriozita. Barva poskytuje základní údaj ve hvězdné astrofyzice – povrchovou teplotu hvězdy. Nejteplejší hvězdy jsou modré a nejchladnější červené, což je v rozporu s používáním barev v umění a v naší každodenní zkušenosti. Proto se často říká, že v domě astrofyzika jsou kohoutky obrácené: modrá značí horkou a červená studenou.
Morganovo-Keenanovo třídění hvězd je založeno na barvách hvězd od nejmodřejších (nejenergetičtějších) hvězd po červené (nejslabší), a to přes typy O B A F G K M. Jako mnemotechnické pravidlo se k jejich připomenutí často používá věta Oh Be a Fine Girl(Guy), Kiss Me – klasický vtip na fakultách po celém světě, kde se vyučuje astrofyzika.
Klasifikace hvězd obvykle udává také absolutní jasnost hvězd. Je důležité toto obvykle upřesnit, protože později uvidíme několik výjimek. Modré hvězdy bývají nejjasnější a červené nejslabší. Zkušenější pozorovatelé se však v noci setkají s červenými hvězdami, které jsou jasnější než bílé nebo modré. Jak je to možné? Je třeba si uvědomit, že při pozorování ze Země jsou hvězdy v různých vzdálenostech. Červená hvězda, která svítí slabě, ale je velmi blízko, se tedy bude zdát zářit jasněji než modrá hvězda, která je mnohem dál.
Kromě teploty a jasnosti barva také obvykle – se stejnou výhradou – udává velikost hvězdy: nejžhavější a nejenergetičtější modré hvězdy jsou obvykle větší a červené menší.
Hvězdný diagram
Vedouce, že podle barvy hvězdy lze odhadnout její povrchovou teplotu a obvykle znát i její jasnost a velikost, astronomové Ejnar Hertzsprung a Henry Norris Russell tyto charakteristiky zanesli do grafu známého dnes jako Hertzsprungův-Russellův diagram, který oba nezávisle na sobě vytvořili kolem roku 1910.
Na tomto H-R diagramu jsou na svislé ose seřazeny typy hvězd od nejslabších po nejjasnější, zatímco na vodorovné ose jsou seřazeny od nejteplejších po nejchladnější s přihlédnutím k jejich teplotě, barvě a hvězdné klasifikaci. Výsledkem je diagonální seskupení, které řadí hvězdy podle těchto charakteristik: tato část diagramu se nazývá hlavní posloupnost.
Většina hvězd se nachází na hlavní posloupnosti. Svítí díky termonukleárním reakcím v jejich jádře, které přeměňují vodík na helium. Tyto hvězdy jsou ve fázi, kdy jsou zralé a tráví většinu svého aktivního života. Přeloženo do lidské řeči, hlavní posloupnost by byla fází od dospívání až po dosažení důchodového věku. Naše Slunce se zřejmě nachází blízko středu této hvězdné životnosti: je to žlutá hvězda středního typu G.
Periodická tabulka hvězd
Hvězdy mohou zářit miliardy let, ale nic netrvá věčně. Palivo, které používají k jaderným reakcím, je omezené a nakonec dojde. Když už nezbývá žádný vodík ke spalování, nastoupí fúze helia, ale na rozdíl od předchozí fáze je tato mnohem energičtější. To způsobuje, že hvězdy, které se dostanou na konec svého života, se zvětší na tisícinásobek své původní velikosti a stanou se z nich obři. Rozpínání také způsobuje, že na svém povrchu ztrácejí teplo, protože musí rozložit více energie na větší plochu, a proto zčervenají. Tito červení obři jsou výjimkou a nacházejí se v pravé horní části diagramu, známé jako zóna červených obrů.
Červení obři netrvají dlouho (ve hvězdném měřítku) a rychle vyčerpají i to málo paliva, které jim zbývá. Když k tomu dojde, hvězda vyčerpá jaderné reakce ve svém nitru, které ji dříve udržovaly při životě; gravitace pak přitahuje celý její povrch a smršťuje hvězdu na trpaslíka. V důsledku této brutální komprese dochází ke koncentraci energie a zvýšení teploty jejího povrchu, což radikálně změní její jas na bílý. Mrtvola hvězdy se nazývá bílý trpaslík. Tyto hvězdné mrtvoly jsou další výjimkou z hlavní posloupnosti a nacházejí se v levé dolní části diagramu.
Jedním z největších úspěchů vědy je bezpochyby periodická tabulka prvků. Dalo by se říci, že Hertzsprungův-Russellův diagram je periodickou tabulkou hvězd. Ve své kompletní podobě může vypadat poněkud jako podivná a deformovaná duha; jakmile však víme, jak ji číst, můžeme vidět, jak různé barvy hvězd souvisejí s jejich teplotou, velikostí, jasností a fází hvězdného života, rozložené uspořádaným a elegantním způsobem. Je to úžasná mapa pokladů pro fanoušky astronomie: klíč ke skoku do jiné dimenze, a to jak v poznání vesmíru, tak ve schopnosti kochat se krásou nebeské klenby.