A csillagok színét gyakorlatilag a hőmérsékletük határozza meg. Különböző hőmérsékletű csillagok ugyanis különböző hullámhossz tartományokban sugároznak a legintenzívebben. Napunk intenzitás maximuma pl. 550 nm környékén van, emiatt sárga színűnek látjuk. A Napnál forróbb csillagok sugárzási maximumai a kék, míg a hidegebbeké a vörös felé tolódnak.
Vonalas színkép
Ha a csillag sugárzásának intenzitását ábrázoljuk a hullámhossz függvényében, akkor kapjuk a színképet vagy más szóval spektrumot. A hidegebb csillagok spektrumának a maximuma a hosszabb (vörös), míg a forróbbaké a rövidebb (kék) hullámhosszak felé tolódik.
Csillag színképe
A spektrumnak vannak olyan részei, ahol bizonyos hullámhosszaknál az intenzitás nagyon lecsökken (színképvonalak). Ezt az okozza, hogy a csillag légkörében lévő elemek elnyelik a fény egy részét. Minden elemre jellemző néhány hullámhossz, ahol képes elnyelni a sugárzást. Ennek segítségével következtethetünk a különböző elemek jelenlétére a csillagban.
Egy kék csillag színképe
Összefoglalva tehát a csillag színképének alakjából a hőmérsékletére, míg a vonalaiból a kémiai összetételre következtethetünk. Természetesen a vonalak mélysége és szélessége függ a hőmérséklettől is. Ha egy csillag hőmérsékletét és teljes fényteljesítményét (luminozitását) ismerjük, akkor meghatározhatjuk fejlődési állapotát.
Egy vörös csillag színképe
Ha a csillagok hőmérsékletének függvényében ábrázoljuk a luminozitásukat, akkor megkapjuk a csillagászat legfontosabb diagramját, az ún. Hertzsprung-Russell diagramot vagy HRD-t. A diagramon a luminozitás (fényesség) felfelé nő, míg a hőmérséklet jobbra csökken. Mint látható, a csillagok nem véletlenszerűen helyezkednek el az ábrán, hanem bizonyos területeken csoportosulnak.
A Naphoz közeli csillagok szín-fényesség diagramja
A különböző csoportok a csillagok életútjának különböző fázisait jelentik. A legnépesebb csoport a diagram bal felső sarkától a jobb alsó sarokig húzódó ún. fősorozat. Itt azok a csillagok találhatók, melyek magjában hidrogén alakul át héliummá. Ez a csillagok életének leghosszabb szakasza. A másik fontos csoport az ábra jobb felső részén található óriáság, ahol azok a csillagok találhatók, melyek már elégették magjukban a hidrogént és most a nehezebb elemek fúziója zajlik bennük.
Egy sematikus HRD
Az ábra bal alsó részén találhatók a fehér törpék, amelyek kihűlőfélben lévő kis tömegű csillagok. A csillagok színe és hőmérséklete szorosan összefügg, ezért gyakran a hőmérséklet helyett a szín függvényében ábrázolják a fényességet. Ezt a diagramot, ami teljesen egyenértékű a HRD-vel, szín-fényesség diagramnak nevezzük.
A Nap fejlődése a HRD-n
Csillagok elfejlődési útjai és pulzáló változócsillag típusok a HRD-n
