Ejnar Hertzsprung, un astronome danois, est né le 8 octobre 1873. Hertzsprung est arrivé à l’âge astronomique au moment même où Antonia Maury et Annie Jump Cannon au Harvard College Observatory publiaient les résultats de leur classification spectroscopique des étoiles dans le cadre du Henry Draper Memorial. Mlle Maury avait déterminé que certaines des étoiles les plus rouges avaient des spectres assez différents des autres étoiles rouges, arborant des raies d’hydrogène pointues, et elle a essayé d’appeler ces étoiles de type C. Son patron, Edward Pickering, n’aurait rien de tout cela et préférait un système linéaire plus simple. Hertzsprung a commencé ses propres études au début du 20e siècle et en 1905 a publié un article, « Radiation from stars », dans un journal photographique allemand, dans lequel il affirmait que Maury avait raison – il y avait deux types d’étoiles rouges, certaines petites et proches, d’autres gigantesques, lumineux et très lointains. Hertzsprung avait découvert des étoiles naines et géantes. En 1908, il écrivit à Pickering et plaida en faveur d’un système de classification plus sophistiqué, permettant à deux étoiles d’avoir la même température tout en ayant des tailles et des luminosités différentes , mais Pickering n’était pas convaincu. Comme le premier article de Hertzsprung est assez rare, nous montrons ici la première page (deuxième image). Notez qu’il mentionne Maury et Cannon dans la toute première phrase.

La première page de l’article de Hertzsprung, « On radiation from stars », où les étoiles géantes rouges et naines rouges sont d’abord distinguées, dans Zeitschrift für wissenschaftliche Photographie , 1905 (Bibliothèque Linda Hall)

Hertzsprung a commencé à étudier des amas d’étoiles, comme les Hyades et les Pléiades, essayant de déterminer leur distance afin de pouvoir faire des estimations précises de leur vraie luminosité, et il a constaté qu’en comparant la couleur et la magnitude des étoiles dans le même amas, il y avait des corrélations intéressantes entre les deux variables – les étoiles de la même couleur (type spectral) avaient tendance à avoir des magnitudes similaires. En 1911, il publie les tout premiers schémas dans lesquels la couleur et la magnitude des groupes d’étoiles sont comparées graphiquement. Nous en voyons un dans notre quatrième image.

Couverture du numéro de Publikationen des astrophysikalischen Observatoriums zu Potsdam où Hertzsprung a publié les premiers diagrammes de type magnitude-spectrale pour les étoiles, 1913 (Linda Hall Library)

Pendant ce temps, aux États-Unis, Henry Norris Russell à Princeton avait également commencé à comparer la couleur (type spectral) et la luminosité des étoiles, découvrant que les étoiles O et B (pour utiliser le nouveau système de classification spectrale de Harvard) étaient uniformément très lumineuses, les étoiles F et G (comme notre Soleil) étaient d’une luminosité moyenne, et les étoiles M et Les étoiles R, les étoiles rouges, n’étaient (à quelques exceptions près, comme Hertzsrpung l’avait déjà découvert) pas très lumineuses. Si l’on a représenté graphiquement toutes les étoiles avec une luminosité connue sur un graphique où la luminosité est la coordonnée verticale et le type spectral est la coordonnée horizontale, la plupart des étoiles s’alignent sur une diagonale inversée allant du haut à gauche vers le bas à droite.

Diagramme comparant la magnitude et la couleur (type spectral) des étoiles des Pléiades; bien que sa portée soit limitée, c’est vraiment le premier diagramme RH imprimé, dans un article de Hertzsprung dans Publikationen des astrophysikalischen Observatoriums zu Potsdam, 1913 (Linda Hall Library)

Le diagramme de Russell semblait être un schéma très pratique pour organiser les étoiles, et il l’a révélé lors d’une réunion conjointe de l’American Astronomical Society et de l’American Association for the Advancement of Science le 30 décembre 1913. La conférence a ensuite été publiée dans Nature en trois numéros successifs commençant par 30 avril 1914; Le diagramme de Russell a été publié pour la première fois dans le numéro du 7 mai (première image). Ce serait un outil exceptionnellement polyvalent pour découvrir des étoiles qui ne sont PAS normales, ce qui signifie qu’elles ne se trouvent pas le long de la diagonale inversée qui sera appelée plus tard la séquence principale.

Un diagramme HR moderne, représentant des étoiles de la séquence principale au centre, des étoiles géantes rouges en haut à droite et des naines blanches en bas à gauche (Wikimedia commons)

Quand on a appris que Hertzsprung avait déjà découvert la relation de type luminosité-spectrale pour les amas Pléiades et Hyades, et avait identifié les étoiles géantes rouges anormales qui occupent le coin supérieur droit du graphique, il a été décidé d’appeler le nouveau diagramme un diagramme Hertzsprung-Russell, ou, plus communément, un diagramme HR, et il est largement utilisé depuis plus d’un siècle maintenant. Tout étudiant en astronomie stellaire rencontre le diagramme H-R très tôt dans ses études. Nous montrons ici, en plus du premier diagramme H-R, un diagramme moderne (cinquième image).Les étoiles géantes rouges découvertes par Hertzsprung se trouvent en haut à droite, directement au-dessus des étoiles naines rouges sur la séquence principale qu’il a également été le premier à identifier. Les naines blanches en bas à gauche ont été identifiées pour la première fois par Walter Sydney Adams en 1914-15.

Ejnar Hertzsprung (à droite) et Karl Schwarzchild, photographie, 1909 (deutschlandfunk.de)

Il y a de très belles photos qui présentent un jeune Ejnar Hertzsprung. Nous avons trouvé celui-ci, pris en 1909, qui montre Hertzsprung, à droite, avec son mentor, Karl Schwarzchild (sixième image).