Herzsprung-Russell-Diagramm

Das HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm (Bild 1), benannt nach dem dänischen Astronomen EJNAR HERTZSPRUNG (1873-1967) und dem amerikanischen Astronomen HENRY NORRIS RUSSELL (1877-1957), ist das bekannteste Zustandsdiagramm der Astrophysik. Als Abkürzung wird auch häufig die Bezeichnung HRD verwendet. Auf den Achsen sind die Leuchtkraft und die Oberflächentemperatur aufgetragen. Bei der Interpretation ist zu beachten, dass

• aufgrund des Bereiches, den sowohl die Leuchtkräfte von Sternen als auch ihre Oberflächentemperaturen umfassen, keine linearen Achseneinteilungen angewendet werden können,
• die Oberflächentemperatur von rechts nach links anwächst.

Jeder Stern wird als Punkt abgebildet. In diesem Diagramm treten typische Häufungsgebiete auf, die unmittelbar mit bestimmten Stadien der Sternentwicklung verbunden sind (Bild 2).

Die Hauptreihe
Die markanteste Sternhäufung ist die quer durch das Diagramm verlaufende Hauptreihe, auf der sich auch die Sonne befindet. Alle zur Hauptreihe gehörenden Sterne werden als Hauptreihensterne bezeichnet. Es ist auch das Gebiet, das am dichtesten von Sternen besetzt ist. Zu dieser Hauptreihe gehört auch die Sonne.

Die Riesen
Oberhalb der Hauptreihe (siehe Bild 1) ist ein Häufungsgebiet von Sternen erkennbar, die zwar die gleiche Oberflächentemperatur wie Hauptreihensterne besitzen, deren Leuchtkräfte jedoch wesentlich höher sind. Das ist aber nur dann der Fall, wenn diese Sterne auch deutlich größer als die Hauptreihensterne sind. Sie werden deshalb als Riesen oder als Überriesen bezeichnet.

Die weißen Zwerge
Das Häufungsgebiet unterhalb der Hauptreihe ist von Sternen besetzt, die zwar die gleiche Oberflächentemperatur wie Hauptreihensterne besitzen, deren Leuchtkräfte jedoch wesentlich geringer sind. Das ist aber nur dann der Fall, wenn diese Sterne auch deutlich kleiner als die Hauptreihensterne sind. Sie werden deshalb als weiße Zwerge bezeichnet.

Der statistische Charakter der HRD
Häufigkeitsverteilungen tragen immer statistischen Charakter. Man spricht deshalb auch vom statistischen Charakter des HRD. Dabei sind vor allem Überlegungen in zwei Richtungen von Interesse:

• Es gibt Bereiche im HDR, die weitgehend unbesetzt sind. Das bedeutet, dass gewisse Kombinationen von Leuchtkraft und Oberflächentemperatur unter den Sternen aus physikalischen Gründen nicht vorkommen oder extrem selten sind und daher bisher nicht beobachtet wurden.
• Durch statistische Betrachtungen lässt sich die tatsächliche Besetzungsdichte innerhalb der Häufungsgebiete ermitteln. Trägt man z.B. die beobachteten Sterne in das Diagramm ein, die sich innerhalb eines Radius von 10 Parsec um die Sonne herum befinden, dann liegen alle diese Sterne auf der Hauptreihe. Der Bereich der Riesen ist dort nicht besetzt. Daraus ergibt sich: Die Hauptreihe ist das am dichtesten besetzte Häufungsgebiet.

Andere Darstellungsmöglichkeiten
Am weitesten verbreitet ist das HRD im Schulunterricht in der Form, in der es in Bild 1 dargestellt ist, also als Leuchtkraft-Oberflächentemperatur-Diagramm. Da zwischen den verschiedenen Zustandsgrößen der Sterne enge Zusammenhänge bestehen, gibt es auch folgende weiteren Möglichkeiten der Darstellung:

• Die Oberflächentemperatur wird durch die Spektralklasse ersetzt.
• Die Oberflächentemperatur wird durch den Farbindex ersetzt.
• Die Leuchtkraft wird durch die absolute Helligkeit ersetzt.