Hertzsprung-Russell Diyagramı (HR Diyagramı)

Görsel Telif: Avrupa Uzay Gözlemevi (ESO).
Yaklaşık Okuma Süresi: 6 Dakika...

Hertzsprung-Russell diyagramı (ya da HR Diyagramı veya HRD), yıldızların ışıtma güçleri (veya mutlak parlaklıkları) ile tayf türleri (veya etkin sıcaklıkları) arasındaki ilişkiyi veren bir dağılım grafiğidir. Aynı zamanda renk-parlaklık diyagramı olarak da bilinir.

Basit bir şekilde, yıldızların mutlak parlaklıkları ile sıcaklıkları arasındaki ilişkiyi göstermekten çok daha fazla şey anlatır ve yıldız astrofiziğinin en önemli araçlarından biridir. İlk defa Danimarkalı kimyager ve astronom Ejnar Hertzsprung ve Amerikalı astronom Henry Norris Russell tarafından 1910’da tanımlanmıştır.

HR Diyagramı

HR diyagramı genellikle, dikey eksende ışıtma gücü, yatay eksende ise etkin sıcaklık olacak şekilde kullanılır. Yatayda etkin sıcaklık sağdan sola doğru artarken, dikeyde ışıtma gücü aşağıdan yukarıya doğru artar. Yani en sıcak ve en çok ışıtma gücüne sahip yıldızlar, diyagramın sol üst köşesinde yer alırken; en soğuk ve en az ışıtma gücüne sahip yıldızlar da sağ alt köşesinde yer alır.

Figür 1: HR Diyagramı. (Çeviri ve görsel düzenleme: Umut Yıldırım & Ögetay Kayalı)

 

Soğuk yıldızlar aynı zamanda kırmızı yıldızlar, sıcak yıldızlar da mavi yıldızlar demek olduğundan; diyagramda soldan sağa doğru gidildikçe sıcaklık azaldığından, yıldızların rengi maviden kırmızıya doğru değişir. Ortalarda beyaz rengin olmasının, bir gök kuşağı gibi görünmemesinin sebebi, renklerin karışımından kaynaklanmaktadır. Tüm renkler birbirine karıştığında yıldızın rengi beyaz görünür. Eğer buna biraz daha mavi ışıma dahil olursa yıldızın rengi mavileşmeye başlar. Tersi şekilde eğer kırmızı ışıma maviye göre daha baskınsa, yıldız daha sarı ya da kırmızı görünür.

Aslında yatay eksen, tayf türünü ifade eder. Bu sınıflandırma O, B, A, F, G, K, M tayf türleri olmak üzere çeşitli gruplara ve bunlar da kendi içlerinde çeşitli alt gruplara ayrılır. Bunlar yıldızın kimliğini oluşturan, tayfsal özelliklerine göre belirlenir.

Fakat bu durum doğrudan yıldızın etkin sıcaklığı (yüzey sıcaklığı olmamasına dikkat edin), ile ilişkili olduğundan, basit bir şekilde yatayda etkin sıcaklık ifadesi yer alabilir. Benzeri şekilde dikey eksende yer alan ışıtma gücü de yıldızın mutlak parlaklığı ile ilgili olduğundan, bazen ışıtma gücü yerine, mutlak parlaklık ifadesini de görebilirsiniz.

Okumalısınız:  Yıldız Astrofiziği 5: Tayf Türleri

Anakol

HR diyagramı üzerinde, sağ alttan, sol üste kadar uzanan, çeşitli ışıtma ve etkin sıcaklıklara sahip yıldızların yer aldığı bir bant bulunur. Bu banttaki yıldızlara anakol yıldızları ya da cüce yıldızlar denir. Yıldızlar evrimleri sırasında, ömürlerinin büyük bir bölümünü burada geçirirler. Güneş de şu anda anakol üzerinde yer alan cüce bir yıldızdır.

Yıldızlar oluşurken çöken gaz bulutunun giderek ısınmasıyla, merkezde hidrojenin helyuma dönüşümünü gerçekleştiren nükleer füzyon tepkimeleri başlar. Bu tepkimelerin gerçekleşme hızı, temel olarak yıldızın kütlesine bağlıdır. Çünkü nükleer tepkimeler sıcaklığa aşırı duyarlıdır ve merkezin ne kadar sıcak olacağını, yıldızın ne kadar çöktüğü belirler; bu da en temel olarak onun kütlesine bağlıdır. Fakat bunun yanında metallik (hidrojen ve helyum dışındaki element bolluğu) ve diğer faktörler de önemli bir rol oynar. Yine de bir yıldızın ömrünü, en temelde onun kütlesi belirler. Anakol üzerindeki yıldızlar aynı zamanda hidrostatik dengededir (Bkz: Hidrostatik Denge).

Figür 2: HR Diyagramında yer alan ışıtma sınıfları (tıklayıp büyütebilirsiniz).

Soldaki grafikte, HR diyagramı üzerinde yer alan ışıtma sınıfları yer alıyor. 1943 yılında; Yerkes Gözlemevi’nin astronomları Morgan, Keenan ve Kellman, tayf türlerine ek olarak bir sınıflandırma daha yaptı. Yıldızları, taşıdıkları karakteristik tayf çizgilerine göre O, B, A, F, G, K, M şeklinde sınıflandırmak oldukça kullanışlıydı, aynı türden görünen bazı yıldızlar, farklı özellikler sergiliyordu. Aynı tayf çizgilerine sahip olmalarına rağmen, tayf çizgilerinin genişliği farklıydı. Tayf türlerini, alt sınıflara numaralarla ayırdıkları için (G2, K5, M4 gibi), bu sınıflara I, II, III, IV ve V şeklinde Roman sayılarını verdiler. Buradaki sayı I’den V’e doğru gittikçe, çizgi genişliği artmaktadır. Böylelikle şu anda da kullandığımız sınıflandırma işlemi belirlenmiş oldu. Bugün Güneş için yaptığımız sınıflandırmada ona G2V sınıfından bir yıldız deriz. Bu onun G2 tayf türünden ve V ışıtma sınıfından bir yıldız olduğunu, yani anakola ait sarımsı-beyaz bir yıldız olduğunu söyler.9

Burada 0 sınıfı hiper devleri, I sınıfı süper devleri, II sınıfı parlak devleri, III sınıfı devleri, IV sınıfı alt devleri, V sınıfı anakolu (cüceleri), VI sınıfı alt cüceleri ve VII sınıfı ise beyaz cüceleri tanımlar.

Okumalısınız:  Temel Fizik - Basınç

Fiziksel Parametreler

HR diyagramında aynı zamanda, grafiğe çapraz bir biçimde birbirine paralel çizgiler bulunur. Bunlar, Güneş yarıçapı cinsinden, bu çizgi üzerindeki yıldızların yarıçaplarını ifade eder. Sağ alttan, sol üstte doğru uzanan yatık bir çizgi olmasının sebebi, yıldızların sıcaklıklarına bağlı olan ışıtma profili ile alakalıdır. Aynı yarıçapta bir soğuk yıldız ile bir sıcak yıldızın yaptığı ışımadan, sıcak olanınki daha fazladır. Soğuk olan (kırmızı), sıcak olana göre (maviye göre), daha az ışıtma gücüne sahip olacaktır. Dikey eksende de ışıtma gücü olduğu için, yarıçapı ifade eden doğru, yatık bir doğrudur.

Aynı zamanda anakol üzerinde, bir kütle belirteci bulunur. Anakolda yer alan soğuk (kırmızı) yıldızlar, sıcak (mavi) olanlara göre daha düşük kütleye sahiptirler. Kütle, bir yıldızın yaşamı için en belirleyici parametredir. Çünkü yıldızın, kendi kütle çekimi üzerinde ne kadar çökeceğini, dolayısıyla merkezinin ne kadar sıcak olacağını belirler.

Merkez sıcaklığı ise nükleer tepkimelerin kaderini belirlediğinden, yıldızın yaşamı, en temel olarak onun kütlesine bağlıdır. Bu yüzden anakol üzerinde daha büyük kütleye sahip olan mavi yıldızların yaşam süresi, daha düşük kütleye sahip kırmızı yıldızlara göre çok daha kısadır (grafikte yeşil ile ifade edilen değerler).

Fakat bir yıldızın yaşamı, yalnızca onun kütlesine bağlı değildir. Buradaki parametrelerin, temel bir yaklaşım verdiğine dikkat edin. Yıldızlar için, daha karmaşık olaylar söz konusudur. Metallik miktarı, hızlı dönmesi, manyetik alanı gibi bazı fiziksel parametreler, grafikteki sonuçları etkileyecektir.

Fakat HR diyagramının bu hali, yıldızlar hakkında genel bir bilgi edinmek adına çok fazla şey anlatır. Bu yüzden genellemeler yapıyoruz, genellemeler yaptığımızı her zaman hatırlayın.

Ögetay Kayalı

Önemli Not: HR Diyagramı’nın daha geniş anlatımını, “Evrimsel Aşamalar, Kararsızlık Kuşağı ve Uzaklık Ölçümü” bölümlerini kardeş platformumuz rasyonalist.org üzerindeki “bu yazıdan” okuyabilirsiniz. 

Daha fazla okumalısınız

Yazar: Ögetay Kayalı

Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri öğrencisi. Çoğunlukla yıldız astrofiziği ile fizik ve matematiğin gündelik yaşantıdaki rolü üzerine yazıyor. Alanı dışında amatör olarak fotoğrafçılık, resim, programlama, mekanik, elektronik ve biyokimya ile ilgileniyor. Kozmik Anafor'dan ayrılmış, şu an www.rasyonalist.org sitesinde yazarlık yapmaktadır.

Keşfet!

Yıldız Astrofiziği: Hidrostatik Denge

Yıldızlar, kendi kütle çekimleri altında çöken gaz ve toz bulutlarından oluşur. Bulut çökmesine devam ettiği sürece, daha …