Unul dintre momentele cele mai apreciate de astronomi este amurgul. Pe măsură ce Soarele apune, cerul se întunecă și se văd primele stele. La început sunt două sau trei, dar pe măsură ce trec minutele devin din ce în ce mai vizibile; primele care vor apărea vor fi cele mai strălucitoare stele ale nopții, iar ultimele, cele mai slabe. Dar strălucirea lor nu este singurul lucru care diferențiază stelele. Pe măsură ce noaptea avansează și cerul se întunecă, dacă ne uităm cu atenție, vom vedea stele de culoare roșie, albă și albastră… Stelele au culori, iar învățarea despre ele ne poartă într-o călătorie fascinantă prin viața lor.
În aceste săptămâni de început de primăvară, este ușor de localizat constelația Orion, împreună cu Canis Major și Taurus, la scurt timp după apusul soarelui. La prima vedere, stelele ar putea părea să aibă aceeași culoare, dar dacă căutăm un cer întunecat și ne uităm o a doua oară mai atent, vom observa culori diferite. Sirius (în Canis Major) este albă, Rigel (piciorul drept al lui Orion) este albastră, Aldebaran (în Taurus) este portocalie, iar Betelgeuse (umărul stâng al lui Orion) este roșie.
În casa astrofizicianului, robinetele sunt inversate
Faptul că stelele vin în culori diferite nu este o simplă curiozitate. Culoarea furnizează o informație fundamentală în astrofizica stelară – temperatura de suprafață a stelei. Cele mai fierbinți stele sunt albastre, iar cele mai reci sunt roșii, contrar utilizării culorilor în artă și în experiența noastră zilnică. Acesta este motivul pentru care se spune adesea că în casa astrofizicianului, robinetele sunt inversate: albastrul indică cald și roșul rece.
Clasificarea stelară Morgan-Keenan se bazează pe culorile stelelor, de la cele mai albastre (cele mai energetice) la cele roșii (cele mai slabe), trecând prin tipurile O B A F G K M. Ca regulă mnemotehnică, sintagma Oh Be a Fine Girl(Guy), Kiss Me este adesea folosită pentru a ni le reaminti -o glumă clasică în facultățile din întreaga lume unde se predă astrofizica.
Clasificarea stelară indică, de asemenea, de obicei, luminozitatea absolută a stelelor. Este important să calificăm acest lucru de obicei, deoarece vom vedea câteva excepții mai târziu. Stelele albastre tind să fie cele mai strălucitoare, iar stelele roșii cele mai slabe. Dar observatorii mai experimentați vor întâlni noaptea stele roșii care sunt mai strălucitoare decât cele albe sau albastre. Cum este posibil acest lucru? Trebuie reținut faptul că, atunci când se observă de pe Pământ, stelele se află la distanțe diferite. Astfel, o stea roșie care strălucește slab, dar care se află foarte aproape, va părea să strălucească mai puternic decât o stea albastră care se află mult mai departe.
Pe lângă temperatură și strălucire, culoarea indică de obicei -cu aceeași rezervă- și mărimea unei stele: cele mai fierbinți și mai energetice stele albastre sunt de obicei mai mari, iar cele roșii mai mici.
O diagramă stelară
Cunoscând că prin culoarea unei stele se poate estima temperatura de la suprafață și, de obicei, se cunoaște luminozitatea și mărimea acesteia, astronomii Ejnar Hertzsprung și Henry Norris Russell au pus aceste caracteristici într-un grafic cunoscut astăzi sub numele de diagrama Hertzsprung-Russell, pe care amândoi au dezvoltat-o independent în jurul anului 1910.
Pe această diagramă H-R, axa verticală ordonează tipurile de stele de la cele mai slabe la cele mai luminoase, în timp ce axa orizontală le ordonează de la cele mai calde la cele mai reci, ținând cont de temperatura, culoarea și clasificarea lor stelară. Rezultatul este o grupare diagonală care ordonează stelele în funcție de aceste caracteristici: această parte a diagramei se numește secvența principală.
Majoritatea stelelor se află în secvența principală. Ele strălucesc datorită reacțiilor de fuziune nucleară din miezul lor, care transformă hidrogenul în heliu. Aceste stele se află în stadiul în care sunt mature și își petrec cea mai mare parte a vieții lor active. Exprimat în termeni umani, secvența principală ar fi etapa care merge de la adolescență până la atingerea vârstei de pensionare. Soarele nostru pare să fie aproape de mijlocul acestei durate de viață stelară: este o stea galbenă medie de tip G.
Tabelul periodic al stelelor
Stelele pot străluci timp de miliarde de ani, dar nimic nu durează pentru totdeauna. Combustibilul pe care îl folosesc pentru reacțiile nucleare este limitat și în cele din urmă se termină. Când nu mai există hidrogen pentru a arde, fuziunea heliului preia controlul, dar, spre deosebire de etapa anterioară, aceasta este mult mai energică. Acest lucru face ca stelele, ajunse la finalul vieții lor, să se umfle de mii de ori mai mult decât dimensiunea lor inițială, devenind giganți. Expansiunea le face, de asemenea, să piardă căldură la suprafață, deoarece trebuie să distribuie mai multă energie pe o suprafață mai mare, motiv pentru care devin roșii. Aceste stele gigantice roșii sunt o excepție și sunt situate în partea superioară dreaptă a diagramei, cunoscută sub numele de zona giganților roșii.
Gigantele roșii nu durează mult (la scară stelară) și epuizează rapid puținul combustibil care le-a mai rămas. Când se întâmplă acest lucru, steaua rămâne fără reacțiile nucleare din interiorul său care o susțineau; gravitația trage atunci asupra întregii sale suprafețe și micșorează steaua până la o pitică. Datorită acestei comprimări brutale, energia este concentrată și suprafața sa crește în temperatură, schimbându-i radical luminozitatea în alb. Cadavrul unei stele se numește pitică albă. Aceste cadavre stelare reprezintă o altă excepție de la secvența principală și sunt situate în partea stângă jos a diagramei.
Fără îndoială, una dintre cele mai mari realizări ale științei este tabelul periodic al elementelor. S-ar putea spune că diagrama Hertzsprung-Russell este tabelul periodic al stelelor. În forma sa completă, poate arăta oarecum ca un curcubeu ciudat și deformat; cu toate acestea, odată ce știm cum să o citim, putem vedea cum diferitele culori ale stelelor se raportează la temperatura, mărimea, luminozitatea și faza de viață stelară, distribuite într-un mod ordonat și elegant. Este o minunată hartă a comorii pentru pasionații de astronomie: cheia pentru a sări într-o altă dimensiune, atât în cunoașterea cosmosului, cât și în capacitatea de a ne bucura de frumusețea firmamentului.