Par Nicole LeBoeuf‑Little, mise à jour le 24 mars 2022
Notre Soleil sert de référence pour toutes les mesures stellaires. Sa masse, sa luminosité et sa température de surface localisent l'origine du diagramme de Hertzsprung-Russell, un outil qui prédit de manière fiable la masse, l'âge et l'état évolutif d'une étoile.
L’axe horizontal montre la température de surface d’une étoile en Kelvin, augmentant de droite à gauche. Chaque tick représente une température deux fois supérieure à celle de l'étoile la plus chaude suivante. Les classes spectrales (O, B, A, F, G, K, M) sont en corrélation avec la température et la couleur, depuis les étoiles chaudes bleu-blanc jusqu'aux étoiles rouge-froides.
L'axe vertical mesure la luminosité, généralement exprimée par rapport au Soleil (L☉). Les étiquettes avancent par puissances de dix :10⁻⁴, 10⁻³, …, 10⁴, etc. Alternativement, la magnitude absolue (luminosité visible à 10 parsecs) peut être tracée.
Les étoiles qui fusionnent l’hydrogène dans leur noyau occupent la bande de la séquence principale, une courbe diagonale allant du coin supérieur gauche chaud et lumineux au coin inférieur droit froid et sombre. La luminosité et la température augmentent ensemble; la masse détermine les deux propriétés, donc les étoiles plus proches du coin supérieur gauche sont plus lourdes que le Soleil, tandis que celles situées en bas à droite sont plus légères.
Les étoiles représentées dans le quadrant supérieur droit sont des géantes rouges brillantes mais froides. Leurs noyaux ont enflammé de l’hélium (et parfois des éléments plus lourds) et leurs enveloppes externes se sont dilatées au point de se refroidir dans le spectre rouge. Leur luminosité provient de leurs vastes rayons plutôt que de la température.
Dans le coin inférieur gauche se trouvent des naines blanches chaudes mais faibles. Après qu’une étoile de masse solaire ait expulsé ses couches externes, la gravité comprime le noyau carbone-oxygène restant à des densités extrêmes, produisant des températures centrales élevées qui égalent la température de surface. Parce que le rayon est minuscule, la luminosité globale est faible, ce qui les place vers la gauche. À mesure qu'ils rayonnent de la chaleur, ils dérivent vers le bas et vers la droite jusqu'à disparaître.