Et af de øjeblikke, der er mest værdsat af astronomer, er skumringen. Når solen går ned, bliver himlen mørkere, og de første stjerner bliver synlige. I begyndelsen er der to eller tre, men efterhånden som minutterne går, bliver de mere og mere synlige; de første, der dukker op, vil være nattens klareste stjerner, de sidste, de svageste. Men deres lysstyrke er ikke det eneste, der adskiller stjernerne fra hinanden. Efterhånden som natten skrider frem, og himlen bliver mørkere, vil vi, hvis vi kigger godt efter, se røde, hvide og blå stjerner… Stjerner har farver, og at lære om dem tager os med på en fascinerende rejse gennem deres liv.
I disse tidlige forårsuger er det let at lokalisere stjernebilledet Orion sammen med Canis Major og Taurus kort efter solnedgang. Ved første øjekast kan det se ud til, at stjernerne har samme farve, men hvis vi opsøger en mørk himmel og ser nærmere efter, vil vi bemærke forskellige farver. Sirius (i Canis Major) er hvid, Rigel (Orions højre fod) er blå, Aldebaran (i Taurus) er orange, og Betelgeuse (Orions venstre skulder) er rød.
I astrofysikerens hjem er hanerne vendt om
Den kendsgerning, at stjerner har forskellige farver, er ikke blot et kuriosum. Farven giver et fundamentalt stykke data i stjernernes astrofysik – stjernens overfladetemperatur. De varmeste stjerner er blå, og de koldeste er røde, hvilket er i modstrid med brugen af farver i kunsten og i vores daglige erfaring. Derfor siger man ofte, at i astrofysikerens hjem er hanerne omvendt: blå indikerer varmt og rødt koldt.
Morgan-Keenans stjerneklassifikation er baseret på stjernernes farver, der går fra de blå (mest energirige) stjerner til de røde (svageste) stjerner via typerne O B A F G K M. Som huskeregel bruges ofte sætningen Oh Be a Fine Girl(Guy), Kiss Me til at minde os om dem – en klassisk joke på fakulteter rundt om i verden, hvor der undervises i astrofysik.
Stjerneklassifikationen angiver normalt også stjernernes absolutte lysstyrke. Det er vigtigt at kvalificere dette normalt, da vi senere vil se et par undtagelser. Blå stjerner har en tendens til at være de klareste, og røde stjerner de svageste. Men mere erfarne observatører vil om natten støde på røde stjerner, der er lysere end hvide eller blå stjerner. Hvordan er dette muligt? Man skal huske på, at når man observerer fra Jorden, befinder stjernerne sig i forskellige afstande. Således vil en rød stjerne, der lyser svagt, men som er meget tæt på, synes at lyse kraftigere end en blå stjerne, der er meget længere væk.
Ud over temperaturen og lysstyrken angiver farven normalt også – med samme forbehold – stjernens størrelse: de varmeste og mest energirige blå stjerner er normalt større og de røde mindre.
Et stjernediagram
Idet de astronomer Ejnar Hertzsprung og Henry Norris Russell vidste, at man ved hjælp af en stjernes farve kan vurdere dens overfladetemperatur og normalt kende dens lysstyrke og størrelse, satte de disse egenskaber ind i et diagram, der i dag er kendt som Hertzsprung-Russell-diagrammet, som de begge udviklede uafhængigt af hinanden omkring 1910.
På dette H-R-diagram ordner den lodrette akse stjernetyperne fra den svageste til den lyseste, mens den vandrette akse ordner dem fra den varmeste til den koldeste, idet der tages hensyn til deres temperatur, farve og stjerneklassifikation. Resultatet er en diagonal gruppering, der ordner stjernerne efter disse egenskaber: denne del af diagrammet kaldes hovedrækkefølgen.
De fleste af stjernerne befinder sig i hovedrækkefølgen. De lyser takket være kernefusionsreaktionerne i deres kerne, som omdanner brint til helium. Disse stjerner befinder sig på det stadie, hvor de er modne og tilbringer det meste af deres aktive liv. Udtrykt i menneskelige termer ville hovedsekvensen være den fase, der strækker sig fra teenagere til pensionering. Vores sol ser ud til at være tæt på midtpunktet af denne stjernelivstid: den er en mellemstor gul stjerne af G-typen.
Stjernernes periodiske system
Stjerner kan skinne i milliarder af år, men intet varer evigt. Det brændstof, som de bruger til atomreaktioner, er begrænset og løber til sidst ud. Når der ikke er mere brint tilbage at brænde, tager heliumfusionen over, men i modsætning til den foregående fase er denne fase meget mere energirigtig. Dette får stjerner, der når enden af deres liv, til at svulme op til tusindvis af gange deres oprindelige størrelse og blive giganter. Udvidelsen får dem også til at miste varme på deres overflade, da de skal fordele mere energi over et større område, og det er grunden til, at de bliver røde. Disse røde kæmpestjerner er en undtagelse og befinder sig i den øverste højre del af diagrammet, der er kendt som den røde kæmpezone.
De røde kæmpestjerner holder ikke længe (på stjerneskala) og opbruger hurtigt den smule brændstof, de har tilbage. Når dette sker, løber stjernen tør for de kernereaktioner i sit indre, der plejede at opretholde stjernen; tyngdekraften trækker derefter på hele dens overflade og skrumper stjernen ned til en dværg. På grund af denne brutale kompression koncentreres energien, og dens overflade stiger i temperatur, hvilket radikalt ændrer dens lysstyrke til hvid. En stjernes lig kaldes en hvid dværg. Disse stjerneligene er en anden undtagelse fra hovedrækken og er placeret nederst til venstre i diagrammet.
En af videnskabens største landvindinger er uden tvivl det periodiske system af grundstoffer. Man kan sige, at Hertzsprung-Russell-diagrammet er stjernernes periodiske system. I sin fuldstændige form kan det ligne en mærkelig og deformeret regnbue; men når vi først ved, hvordan man læser det, kan vi se, hvordan stjernernes forskellige farver hænger sammen med deres temperatur, størrelse, lysstyrke og fase i stjernens liv, fordelt på en ordentlig og elegant måde. Det er et vidunderligt skattekort for astronomifans: nøglen til at springe ind i en anden dimension, både i viden om kosmos og i evnen til at nyde himmelhvælvets skønhed.