A csillagászok által legértékesebb pillanatok egyike a szürkület. Ahogy a Nap lenyugszik, az égbolt elsötétül, és megjelennek az első csillagok. Eleinte kettő-három, de ahogy telnek a percek, egyre több lesz látható; az elsők az éjszaka legfényesebb csillagai lesznek, az utolsók pedig a leghalványabbak. De nem a fényességük az egyetlen dolog, ami megkülönbözteti a csillagokat. Ahogy az éjszaka előrehalad, és az égbolt elsötétül, ha jobban megnézzük, vörös, fehér és kék színű csillagokat fogunk látni… A csillagoknak vannak színei, és ha megismerjük őket, egy lenyűgöző utazásra indulunk életükön keresztül.”
Ezekben a kora tavaszi hetekben könnyű megtalálni az Orion csillagképet, a Canis Majorral és a Bikával együtt, röviddel naplemente után. Első pillantásra a csillagok azonos színűnek tűnhetnek, de ha sötét égboltot keresünk, és másodszor is közelebbről megnézzük, különböző színeket vehetünk észre. A Szíriusz (a Canis Majorban) fehér, a Rigel (az Orion jobb lábánál) kék, az Aldebaran (a Bikában) narancssárga, a Betelgeuse (az Orion bal vállánál) pedig vörös.
Asztrofizikus otthonában a csapok megfordulnak
A tény, hogy a csillagok különböző színűek, nem puszta kuriózum. A szín egy alapvető adatot szolgáltat a csillagasztrofizikában – a csillag felszíni hőmérsékletét. A legforróbb csillagok kék színűek, a leghidegebbek pedig vörösek, ellentétben a művészetben és a mindennapi tapasztalatainkban használt színekkel. Ezért mondják gyakran, hogy az asztrofizikusok otthonában a csapok fordítva vannak: a kék a forróságot, a piros a hideget jelzi.
A Morgan-Keenan-féle csillagosztályozás a csillagok színein alapul, a kék (legenergikusabb) csillagoktól a vörös (leggyengébb) csillagokig, az O B A F G K M típusokon keresztül. Emlékeztető szabályként gyakran használják az Oh Be a Fine Girl(Guy), Kiss Me kifejezést, hogy emlékeztessenek rájuk – klasszikus vicc a világ azon karain, ahol asztrofizikát tanítanak.
A csillagosztályozás általában a csillagok abszolút fényességét is jelzi. Fontos ezt az általában minősíteni, mivel később látni fogunk néhány kivételt. A kék csillagok általában a legfényesebbek, a vörös csillagok pedig a leghalványabbak. A tapasztaltabb megfigyelők azonban éjszaka találkoznak olyan vörös csillagokkal, amelyek fényesebbek, mint a fehérek vagy a kékek. Hogyan lehetséges ez? Nem szabad elfelejteni, hogy a Földről történő megfigyeléskor a csillagok különböző távolságban vannak. Így egy halványan ragyogó, de nagyon közel lévő vörös csillag fényesebben fog ragyogni, mint egy sokkal távolabb lévő kék csillag.
A hőmérséklet és a fényesség mellett a szín általában – ugyanezzel a megkötéssel – a csillag méretét is jelzi: a legforróbb és legenergikusabb kék csillagok általában nagyobbak, a vörösek pedig kisebbek.
A csillagdiagram
Tudván, hogy egy csillag színéből meg lehet becsülni a felszíni hőmérsékletét, és általában tudni lehet a fényességét és a méretét, Ejnar Hertzsprung és Henry Norris Russell csillagászok ezeket a jellemzőket egy ma Hertzsprung-Russell-diagram néven ismert grafikonba foglalták, amelyet mindketten 1910 körül egymástól függetlenül dolgoztak ki.
A H-R diagramon a függőleges tengely a csillagok típusait a leghalványabbtól a legfényesebbig, a vízszintes tengely pedig a legforróbbtól a leghidegebbig rendezi, figyelembe véve a hőmérsékletüket, színüket és csillagosztályozásukat. Az eredmény egy átlós csoportosítás, amely a csillagokat e tulajdonságok szerint rendezi: a diagramnak ezt a részét nevezzük fősorozatnak.
A legtöbb csillag a fősorozatban van. A magjukban zajló magfúziós reakcióknak köszönhetően ragyognak, amelyek a hidrogént héliummá alakítják. Ezek a csillagok abban a szakaszban vannak, amikor már érettek, és aktív életük nagy részét itt töltik. Emberi nyelven szólva a fősorozat a tizenéves kortól a nyugdíjas kor eléréséig tartó szakasz lenne. Úgy tűnik, hogy Napunk ennek a csillagéletkornak a középpontja közelében van: ez egy közepes G-típusú sárga csillag.
A csillagok periódusos rendszere
A csillagok évmilliárdokig ragyoghatnak, de semmi sem tart örökké. A nukleáris reakciókhoz használt üzemanyaguk korlátozott, és előbb-utóbb elfogy. Amikor már nincs elégetni való hidrogén, a héliumfúzió veszi át a helyét, de az előző fázissal ellentétben ez a fúzió sokkal energikusabb. Ennek hatására a csillagok életük végére érve eredeti méretük több ezerszeresére duzzadnak, és óriássá válnak. A tágulás miatt a felszínükön hőveszteséget is okoznak, mivel nagyobb területen kell több energiát elosztaniuk, ezért vörössé válnak. Ezek a vörös óriáscsillagok kivételt képeznek, és a diagram jobb felső részén, az úgynevezett vörös óriás zónában helyezkednek el.
A vörös óriások nem tartanak sokáig (csillagászati léptékben), és gyorsan elhasználják azt a kevés üzemanyagot, ami még megmaradt bennük. Amikor ez megtörténik, a csillag belsejében elfogynak azok a nukleáris reakciók, amelyek korábban fenntartották a csillagot; a gravitáció ekkor az egész felszínét magához húzza, és a csillag törpévé zsugorodik. Ennek a brutális összenyomásnak köszönhetően az energia koncentrálódik, és a felszínének hőmérséklete megnő, ami radikálisan fehérre változtatja a fényességét. A csillag holttestét fehér törpének nevezik. Ezek a csillagtestek a fősorozat másik kivételét képezik, és a diagram bal alsó részén helyezkednek el.
Kétségkívül a tudomány egyik legnagyobb vívmánya az elemek periódusos rendszere. Úgy is mondhatnánk, hogy a Hertzsprung-Russell-diagram a csillagok periódusos rendszere. Teljes formájában kissé úgy nézhet ki, mint egy furcsa és torz szivárvány; ha azonban tudjuk, hogyan kell olvasni, láthatjuk, hogy a csillagok különböző színei hogyan kapcsolódnak hőmérsékletükhöz, méretükhöz, fényességükhöz és csillagéletük fázisához, rendezett és elegáns módon elosztva. Csodálatos kincses térkép a csillagászat rajongói számára: a kulcs ahhoz, hogy egy másik dimenzióba ugorjunk, mind a kozmosz megismerése, mind az égbolt szépségének élvezete terén.