Información general y notas

Información general

El Diagrama H-R suele representarse como un gráfico que muestra el color o la temperatura de una estrella (eje x) frente a su producción de energía (eje y). Existen muchas variaciones de este gráfico. Aunque los Diagramas H-R son útiles para ofrecer una visión general de las propiedades de las estrellas, en esta investigación se utilizan diagramas de color-magnitud (CMD), una herramienta que los astrónomos utilizan para analizar datos obtenidos de observaciones directas de las estrellas.

Los grupos de estrellas que aparecen en un Diagrama H-R representan distintas etapas de la evolución de las estrellas. La mayoría de ellas se distribuyen en una región que va desde la parte superior izquierda hasta la parte inferior derecha: la secuencia principal. Las estrellas de esta secuencia fusionan hidrógeno en sus núcleos, y pasan allí aproximadamente el 90% de su vida. Por encima de la secuencia principal se encuentran las gigantes y supergigantes, que representan la siguiente fase evolutiva. Esta etapa comienza cuando la presión generada por la fusión del hidrógeno ya no puede equilibrar la fuerza de la gravedad. Las estrellas gigantes se forman al inicio de la fusión del helio y continúan creando elementos cada vez más pesados, potencialmente hasta el hierro. Por debajo de la secuencia principal se encuentran las enanas blancas, que son los restos estelares que ya no realizan fusión y son el estado final de la mayoría de las estrellas cuya masa inicial es mejor a unas ocho veces la del Sol.

Las gigantes y supergigantes son más brillantes que las estrellas de la secuencia principal de temperatura similar debido a su mayor tamaño, mientras que las enanas blancas son más tenues que las estrellas de la secuencia principal con la misma temperatura porque son muchos más pequeñas.

Dependiendo del cúmulo estelar observado, estos mismos grupos de estrellas pueden aparecer en los diagramas color-magnitud, y sus propiedades se interpretan de manera similar a las del Diagrama H-R.

Las estrellas de un cúmulo estelar tienen aproximadamente la misma edad y se encuentran a la misma distancia de la Tierra. Los astrónomos pueden estimar la distancia y la edad de un cúmulo ajustando un conjunto de curvas modelo llamadas isócronas al CMD correspondiente.

Enlaces al libro de texto de astronomía de OpenStax:

Las estrellas: un censo celeste
El Diagrama H-R

Notas para los profesores

1. Nuestras investigaciones están diseñadas de modo que los estudiantes no puedan avanzar a la página siguiente sin responder cada pregunta. Si deseas revisar toda la investigación rápidamente, puedes crear una cuenta de educador e iniciar sesión.
   
2. Cada investigación incluye algunas preguntas que invitan a los estudiantes a compartir su propia cosmovisión y experiencias de vida para establecer una conexión con la ciencia y el mundo real. En esta investigación, esa pregunta se encuentra en la página 14. Esto puede servir como un punto de partida para conversaciones en pequeños grupos o en clase, o si se trata de un entorno asincrónico, los estudiantes pueden participar en un foro de discusión.
3. El Diagrama H-R que aparece en los libros de texto o en las páginas web es un diagrama idealizado creado para mostrar una muestra representativa de todos los tipos de estrellas. En la práctica, los astrónomos no utilizan estos Diagramas H-R para analizar datos, porque las temperaturas y luminosidades de las estrellas son valores derivados y no se miden directamente con instrumentos. En cambio, se mide el brillo de las estrellas a través de distintos filtros y se construyen diagramas de color-magnitud (CMD), normalmente para cúmulos estelares, ya que todas sus estrellas se encuentran aproximadamente a la misma distancia de la Tierra; así, el brillo relativo puede compararse con su luminosidad relativa.
4. Los datos de un cúmulo estelar en un CMD no reproducen la distribución clásica del Diagrama H-R. Un cúmulo muy joven mostrará pocas gigantes y ninguna enana blanca. En cambio, un cúmulo muy antiguo no tendrá la parte superior de la secuencia principal, donde suelen encontrarse en las estrellas azul-blancas más calientes. Debido a esto, ningún cúmulo por sí solo puede mostrar todas las características de las estrellas presentes en un Diagrama H-R.
   
5. En esta investigación se utilizaron datos proxy del Gaia Data Release 3. Para construir los CMD se utilizaron mediciones tomadas a través de tres filtros: G, BP y RP. El índice de color se calcula como BP - RP. Los filtros de Gaia cubren un amplio rango de longitudes de onda y no corresponden a filtros de un solo color. Por ejemplo, BP no significa únicamente "azul" ni RP exclusivamente "rojo". De hecho, los tres filtros transmiten longitudes de onda más allá del rango visible para el ojo humano. El filtro BP transmite las longitudes de onda más cortas, el RP las más largas y el G se encuentra entre ambos. Puedes encontrar más información sobre los filtros de Gaia aquí.
6. Es importante tener en cuenta que las relaciones entre la masa estelar y el ciclo de vida sólo se aplican a las estrellas de la secuencia principal, ya que se basan en ecuaciones que describen estrellas que fusionan hidrógeno en equilibrio hidrostático.
7. Se estima que las enanas rojas —en el extremo inferior de la secuencia principal— representan alrededor del 85% de todas las estrellas de la secuencia principal, según una relación teórica denominada función de masa inicial. Sin embargo, ni los Diagramas H-R y ni los diagramas de color-magnitud de los cúmulos estelares muestran esta distribución, porque las enanas rojas son demasiado difíciles de detectar debido a su brillo tan tenue.
8. La posición del Sol en un Diagrama H-R puede dar la impresión de que se trata de una estrella "promedio" en cuanto a sus características. Sin embargo, esto es una ilusión causada por las escalas del diagrama. El eje horizontal no es lineal ni logarítmico, y el eje y es logarítmico. Por ello, las características del Sol no se encuentran realmente en el punto medio del rango de propiedades de las estrellas de la secuencia principal (temperatura, tamaño, ciclo de vida, luminosidad o masa).
   
9. Aunque normalmente se atribuye a Hertzsprung y Russell la publicación original de los gráficos de color-luminosidad que evolucionaron hasta el Diagrama H-R moderno, Hans Rosenberg publicó el primer diagrama de este tipo en 1910.
   
10. Las isócronas son curvas generadas a partir de modelos de evolución estelar para estrellas de distintas masas y composiciones químicas. En esta investigación, los conjuntos de isócronas disponibles para cada cúmulo se han personalizado para tener en cuenta la metalicidad y el enrojecimiento del cúmulo. Esto permite mantener la duración y la complejidad del proceso de reducción de datos dentro de los plazos y los resultados de aprendizaje previstos para esta investigación.