Il diagramma di Hertzsprung-Russell è uno strumento utilizzato da astronomi e astrofisici per classificare diversi tipi di stelle. A volte è chiamato diagramma colore-magnitudine (CMD).
Il diagramma di Hertzsprung-Russell traccia principalmente il colore/calore di una stella rispetto alla sua magnitudine/luminosità assoluta. Colore e calore sono l’asse x. Condividono un asse perché colore e calore si correlano molto bene tra loro. Fino a circa 3500 K di temperatura superficiale le stelle sono rosse, fino a circa 4500 K sono arancioni, fino a circa 6000 K sono gialle, fino a circa 9000 K sono bianche, e oltre sono blu. Alcune stelle, come le stelle Wolf-Rayet, hanno temperature superficiali fino a 25,000 K.
La magnitudine/luminosità assoluta è l’asse y del diagramma di Hertzsprung-Russell. Di nuovo, come con l’asse x, l’asse y può condividere due variabili perché le due sono correlate. La magnitudine assoluta viene misurata utilizzando una scala di luminosità standard, mentre il lato della luminosità viene misurato in termini di unità solari. Il lato delle unità solari è una scala logaritmica, perché le stelle variano nella loro luminosità da 1/100,000 del Sole a ~ 100,000 volte il Sole. Durante una supernova, una stella brilla fino a cinque miliardi di volte il Sole, anche se questo è solo temporaneo.
Il diagramma di Hertzsprung-Russell mostra che le stelle si raggruppano in diverse categorie naturali: la sequenza principale (nane), di cui il nostro Sole è membro, è costituita da stelle che fondono idrogeno; nane bianche, che hanno esaurito il loro combustibile nucleare e si stanno raffreddando; e le subgiganti, le giganti e le supergiganti, che fondono insieme elementi più pesanti dell’idrogeno, come l’elio.
Le nane bianche sono molto più piccole del Sole: hanno un diametro simile solo a quello della Terra! Questo perché una nana bianca è un residuo del nucleo di una stella che in precedenza generava la propria energia. Le stelle nane sono molto più grandi, circa le dimensioni del nostro Sole. I giganti sono ancora molto più grandi, grandi quanto l’orbita di Marte. Questo perché fondono il loro combustibile nucleare più rapidamente, riscaldandoli ed espandendo il loro involucro.
Il nome standard per le stelle deriva dal diagramma di Hertzsprung-Russell. Ad esempio, se una stella è rossa e appartiene alla classe delle supergiganti, viene chiamata supergigante rossa. Il nostro Sole è una nana bianca. Ci sono giganti gialle, giganti blu, nane arancioni, nane rosse e molte altre categorie di stelle conosciute.