2η φάση «Ίππαρχος» 2005, Λύκειο, Θέμα 3: εκφώνηση και λύση

(Α) Το διάγραμμα: τοποθετεί κάθε άστρο ανάλογα με τη θερμοκρασία της επιφάνειάς του (ή τον φασματικό τύπο O B A F G K M, ή το χρώμα) στον οριζόντιο άξονα και τη φωτεινότητά του (ή το απόλυτο μέγεθος) στον κατακόρυφο. Οι άξονες έχουν δύο ιδιαιτερότητες: η θερμοκρασία μειώνεται προς τα δεξιά (από περίπου 40.000 K ως 2.500 K), και η φωτεινότητα είναι σε λογαριθμική κλίμακα (από $10^{-4}$ ως $10^6$ φορές του Ήλιου, ή απόλυτο μέγεθος από +15 κάτω ως −10 πάνω). Τα άστρα δεν σκορπίζονται τυχαία, αλλά σχηματίζουν ομάδες.

(Β) Κύρια ακολουθία: η διαγώνια λωρίδα από πάνω αριστερά (θερμά, φωτεινά, γαλάζια) ως κάτω δεξιά (ψυχρά, αμυδρά, κόκκινα). Περιέχει περίπου 90% των άστρων: όλα όσα καίνε υδρογόνο στον πυρήνα τους, όπως ο Ήλιος. Η θέση ενός άστρου πάνω της καθορίζεται κυρίως από τη μάζα του (σχέση μάζας – φωτεινότητας, περίπου $L\propto M^{3,5}$): πάνω αριστερά τα μαζικά (O, B), κάτω δεξιά οι ερυθροί νάνοι (M).

(Γ) Συμπεράσματα: ταξινόμηση των άστρων (νάνοι, γίγαντες, υπεργίγαντες, λευκοί νάνοι). Ακτίνες από $L=4\pi R^2\sigma T^4$. Αποστάσεις (φασματοσκοπική παράλλαξη). Ηλικίες σμηνών από το σημείο καμπής. Η εξέλιξη των άστρων ως διαδρομές πάνω στο διάγραμμα. Ο Ήλιος: σήμερα στη μέση της κύριας ακολουθίας (ηλικία 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια). Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια θα φύγει προς τα πάνω δεξιά, ως ερυθρός γίγαντας, και θα καύσει ήλιο. Μετά θα πετάξει τα εξωτερικά στρώματα ως πλανητικό νεφέλωμα και θα καταλήξει λευκός νάνος κάτω αριστερά, που θα ψύχεται αργά προς τα κάτω δεξιά.