Dãy chính số không

Vị trí khởi đầu của một ngôi sao mới hình thành trên dãy chính phụ thuộc vào khối lượng của nó. Khối lượng càng lớn thì nhiệt độ bề mặt và cường độ sáng của ngôi sao càng cao, vị trí của nó trên dãy chính của biểu đồ càng cao. Tập hợp một số lượng lớn các ngôi sao này, với các khối lượng khác nhau tạo nên một đường cong liên tục, gọi là dãy chính số không trên biểu đồ Hertzsprung-Russell, đồng thời đó là giới hạn dịch chuyển sang phía trái cao nhất của ngôi sao trên biểu đồ. Các ngôi sao tồn tại trên dãy chính này trong suốt quá trình diễn ra các phản ứng hạt nhân tại vùng nhân sao, để biến đổi Hiđrô thành Heli, nhờ đó mà ngôi sao giữ được trạng thái cân bằng. Thời kì này là giai đoạn phát triển sao chính và dài nhất; ngôi sao có khối lượng càng nhỏ, giai đoạn phát triển chính này càng dài.

Một số ví dụ về mối liên quan giữa thời gian tồn tại của sao trên dãy chính và khối lượng của nó

• Trong các ngôi sao nằm ở vùng trên của dãy chính, với khối lượng hơn 1,5xM, nguồn năng lượng phát sáng chính là quá trình biến đổi Hiđrô thành Heli nhờ chu trình CNO, diễn ra trong vùng nhân đối lưu, khá rộng của ngôi sao.
• Các ngôi sao nhẹ hơn 1,5xM, nằm tại vùng thấp hơn trong dãy chính của biểu đồ Hertzsprung-Russell phát sáng nhờ phản ứng proton-proton, diễn ra trong một vùng hẹp tại nhân, chiếm khoảng 12% khối lượng ngôi sao.

Dãy chính

Trong Ngân Hà, có hai thế hệ sao chính. Các sao thuộc thế hệ II nằm tại tâm Ngân Hà và trong vùng halo cao tuổi hơn, trong khi các sao thuộc thế hệ I nằm trong đĩa Ngân Hà là các sao trẻ hơn nhiều. Đối với các sao thuộc thế hệ I, (tiếng Anh: stellar population), thành phần hóa học đặc trưng tính theo tỉ lệ khối lượng là 71% Hidrô, 27% Heli, 1 đến 2% các nguyên tố nặng hơn Heli[5]; ở các sao thuộc thế hệ II, các nguyên tố nặng chỉ chiếm khoảng 0,02%[4].

Các sao với thành phần hóa học khác nhau có những khác biệt nhỏ trong diễn biến trên dãy chính số không. Quá trình chuyển biến Hidrô và He li trong nhân làm tăng dần khối lượng phân tử trung bình của ngôi sao. Theo thời gian, nhân sao nhỏ lại với tốc độ rất chậm, nhiệt độ nhân tăng lên dần dẫn đến việc cường độ sản xuất năng lượng bức xạ của ngôi sao tăng theo. Các phép tính lý thuyết dẫn đến nhận định, các lớp ngoài của sao được tạo thêm làm bán kính sao tăng theo, đồng thời nhiệt độ bề mặt giảm đi. Kết quả là các sao dịch chuyển chậm trên biểu đồ Hertzsprung-Russell từ dãy chính số không, theo hướng sang phải và lên phía trên. Trong suốt quá trình dài, khi ngôi sao tiêu đốt Hidrô tại nhân sao, cường độ sáng và bán kính của sao thay đối chậm đến mức ngôi sao chỉ dịch chuyển trong một dải khá hẹp trên biểu đồ. Điều này giải thích nguyên nhân vì sao có một số lượng lớn các sao tập trung tại dãy chính.

Nguồn năng lượng cuối cùng

Sau khi Hidrô bị đốt hết trong nhân sao, mà lúc đó thành phần chính của nó là Heli (còn gọi là nhân Heli), vùng trung tâm của ngôi sao Heli bắt đầu co lại vì thiếu năng lượng bức xạ cần thiết cho việc giữ cân bằng cho ngôi sao. Điều này làm nhiệt độ vùng trung tâm sao tăng cao đến mức các phản ứng nhiệt hạch đốt cháy Hiđrô thành Heli lại diễn ra, tuy nhiên quá trình này diễn ra ở vùng cao hơn, bao quanh nhân ngôi sao.

Các tầng ngoài của sao trong những giai đoạn này bắt hình thành thêm, nhiệt độ bề mặt giảm, nhưng cường độ sáng của sao có thể tăng. Biểu hiện của các sao trong thời kì này trên biểu đồ Hertzsprung-Russell là chuyển dịch nhanh của chúng sang phải, hướng xuống dưới về vị trí các sao khổng lồ đỏ, các sao có khối lượng từ 10 đến 15 lần khối lượng Mặt Trời sẽ dịch chuyển đến vị trí các sao siêu khổng lồ đỏ. Ngôi sao có khối lượng càng cao, thì quá trình chuyển chỗ này diễn ra càng nhanh.