Диагра́мма Ге́рцшпрунга – Ра́ссела (диаграмма Герцшпрунга – Рессела), диаграмма, представляющая зависимость между спектральными классами или показателями цвета звёзд и их абсолютными звёздными величинами. При теоретических расчётах в качестве параметров диаграммы используются эффективная температура звезды и логарифм светимости. Её название связано с именами двух астрономов:

• Э. Герцшпрунг, который в 1905 г. обнаружил, что звёзды разделяются на две большие группы по их радиусам: карлики и гиганты, а также впервые построил (1911) диаграмму «показатель цвета – видимая звёздная величина» для звёзд в скоплениях Плеяды и Гиады;

• Г. Рассел, который построил (1913) диаграмму «спектральный класс – абсолютная звёздная величина» для звёзд в окрестностях Солнца.

Рис. 1. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для совокупности звёзд в окрестностях Солнца, у которых надёжно определены расстояния. Сплошными линиями обозначены основные последовательности: Ia – яркие сверхгиганты; Iab – нормальные сверхгиганты; Ib – слабые сверхгиганты; II – яркие гиганты; IIIw – нормальные белые гиганты; IIIr – нормальные красные гиганты; IV – субгиганты; V – главная последовательность; VI – субкарлики. Подавляющее большинство звёзд на этом рисунке имеет химический состав, близкий к солнечному.Рис. 1. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для совокупности звёзд в окрестностях Солнца, у которых надёжно определены расстояния. Сплошными линиями обозначены основные последовательности: Ia – яркие сверхгиганты; Iab – нормальные сверхгиганты; Ib – слабые сверхгиганты; II – яркие гиганты; IIIw – нормальные белые гиганты; IIIr – нормальные красные гиганты; IV – субгиганты; V – главная последовательность; VI – субкарлики. Подавляющее большинство звёзд на этом рисунке имеет химический состав, близкий к солнечному.На диаграмме Герцшпрунга – Рассела звёзды занимают не произвольные места, а группируются в определённых участках, образуя последовательности. На рис. 1 показана диаграмма Герцшпрунга – Рассела для звёзд с надёжно определёнными расстояниями от Солнца. Большинство этих звёзд находится на главной последовательности, которая простирается от наиболее горячих и ярких звёзд в левом верхнем углу диаграммы к наиболее холодным звёздам наименьшей светимости (внизу справа). На стадии главной последовательности проходит основное время жизни звезды. При образовании звезды из межзвёздного вещества она, в зависимости от её массы, попадает на т. н. начальную главную последовательность; при этом чем массивнее звезда, тем больше у неё светимость, радиус и температура. На стадии главной последовательности в ядрах звёзд происходят ядерные реакции превращения водорода в гелий (протон-протонный или углеродно-азотный цикл).

Чем массивнее звезда, тем быстрее она эволюционирует, перемещаясь на диаграмме Герцшпрунга – Рассела в красную область и увеличивая светимость. Наиболее массивные звёзды становятся сверхгигантами, которые, в зависимости от светимости, разделяют на яркие, нормальные и слабые сверхгиганты. Звёзды с массой, близкой к массе Солнца, проводят на главной последовательности около 10 млрд лет. В ходе эволюции такие звёзды отклоняются от начальной главной последовательности вверх и вправо, образуя последовательность субгигантов. В дальнейшем, после истощения водорода в ядре, звезда за время около 2–10 % от времени нахождения на главной последовательности перемещается в область гигантов, в которой находится около 10 % от времени жизни на главной последовательности. На стадии гиганта светимость звезды существенно увеличивается, а температура поверхности падает. В итоге звёзды на диаграмме перемещаются в более красную область, образуя последовательность (или ветвь) красных гигантов.

Эволюция звёзд после стадии красного гиганта связана с ядерной реакцией, при которой гелий в ядре звезды превращается в углерод, кислород и азот. При некоторых условиях их светимость превосходит светимость нормальных гигантов; их называют яркими гигантами. После истощения гелия в ядре массивные звёзды заканчивают эволюцию вспышкой сверхновой, переходя в состояние нейтронной звезды или чёрной дыры. Звёзды с массой менее 1,4 массы Солнца (предел Чандрасекара) становятся белыми карликами; их звёздные величины примерно на 10^m слабее, чем у звёзд главной последовательности с той же температурой. Подавляющее большинство звёзд в окрестностях Солнца имеет сходные с Солнцем химический состав и кинематические характеристики. В Галактике они принадлежат к звёздам плоской составляющей.

Рис. 2. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для звёзд шарового звёздного скопления M3, являющегося типичным представителем старого и низкометалличного населения Галактики: III – красные гиганты; IV – субгиганты; V – главная последовательность, аналогичная последовательности субкарликов на рис. 1. Посреди горизонтальной ветви находится область, заполненная переменными звёздами типа RR Лиры. Все звёзды этого скопления имеют одинаковый возраст.Рис. 2. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для звёзд шарового звёздного скопления M3, являющегося типичным представителем старого и низкометалличного населения Галактики: III – красные гиганты; IV – субгиганты; V – главная последовательность, аналогичная последовательности субкарликов на рис. 1. Посреди горизонтальной ветви находится область, заполненная переменными звёздами типа RR Лиры. Все звёзды этого скопления имеют одинаковый возраст.Левее главной последовательности расположена последовательность субкарликов. В окрестностях Солнца этих звёзд немного, но из них состоит обширное гало нашей Галактики и, по-видимому, её центральное сгущение – балдж. Субкарликами является также основное население шаровых звёздных скоплений. На рис. 2 показана диаграмма Герцшпрунга – Рассела для типичного шарового звёздного скопления M3. Субкарлики характеризуются пониженным содержанием химических элементов тяжелее гелия; в результате они несколько более горячие и более голубые, что и отражается на их положении на диаграмме. Часто говорят, что такие звёзды имеют пониженную металличность. Кроме металличности, они отличаются от звёзд галактического диска существенно большей дисперсией пространственных скоростей. Их называют также звёздами сферической составляющей. Субкарлики – очень старые звёзды, их возраст сравним с возрастом Галактики; те из них, которые имели массу, превышающую массу Солнца, уже давно закончили эволюцию и превратились в белые карлики. Поэтому на диаграмме Герцшпрунга – Рассела для звёзд с низкой металличностью голубых звёзд нет. Когда в ядре звезды с пониженной металличностью истощается водород, она переходит на ветвь красных гигантов, несколько более ярких, чем звёзды с солнечным содержанием химических элементов. На следующей стадии эволюции, когда в ядре гелий превращается в углерод, звёзды с дефицитом металлов располагаются на диаграмме Герцшпрунга – Рассела на особой последовательности, называемой горизонтальной ветвью. Итогом эволюции маломассивных звёзд с дефицитом металлов также являются белые карлики.

Исследование диаграммы Герцшпрунга – Рассела – важный источник сведений об эволюции звёзд; последовательности на ней отражают разные начальные условия при образовании звёзд и разные стадии их развития.