Ejnar Hertzsprung, een Deense astronoom, werd geboren op 8 oktober 1873. Hertzsprung bereikte de astronomische leeftijd op het moment dat Antonia Maury en Annie Jump Cannon aan het Harvard College Observatory publiceerden de resultaten van hun spectroscopische classificatie van de sterren als onderdeel van het Henry Draper Memorial. Mevrouw Maury had vastgesteld dat sommige van de rodere sterren heel andere spectra hadden dan andere rode sterren, met scherpe waterstoflijnen, en ze probeerde deze c-type sterren te noemen. Haar baas, Edward Pickering, wilde dit niet en gaf de voorkeur aan een eenvoudiger lineair systeem. Hertzsprung begon zijn eigen studies in het begin van de 20e eeuw en publiceerde in 1905 een artikel, “Radiation from stars”, in een Duits fotografisch tijdschrift, waarin hij beweerde dat Maury gelijk had – er waren twee soorten rode sterren, sommige klein en dichtbij, andere gigantisch, lichtgevend en heel ver weg. Hertzsprung had dwerg- en reuzensterren ontdekt. In 1908 schreef hij Pickering en pleitte hij voor een geavanceerder classificatiesysteem, waardoor twee sterren dezelfde temperatuur kunnen hebben en toch verschillende afmetingen en lichtsterktes hebben , maar Pickering was niet overtuigd. Aangezien Hertzsprungs eerste artikel vrij schaars is, tonen we hier de eerste pagina (tweede afbeelding). Merk op dat hij Maury en Cannon noemt in de allereerste zin.

De eerste pagina van Hertzsprungs paper, “Over straling van sterren”, waar voor het eerst rode reuzen- en rode dwergsterren worden onderscheiden, in Zeitschrift für wissenschaftliche Photographie , 1905 (Linda Hall Library)

Hertzsprung begon clusters van sterren te bestuderen, zoals de Hyades en Pleiaden, in een poging hun afstand te bepalen, zodat hij nauwkeurige schattingen kon maken van hun ware helderheid, en hij ontdekte dat toen hij de kleur en grootte van sterren in dezelfde cluster vergeleek, er waren interessante correlaties tussen de twee variabelen – sterren van dezelfde kleur (spectraaltype) hadden de neiging om vergelijkbare magnitudes te hebben. In 1911 publiceerde hij de allereerste diagrammen waarin de kleur en grootte van groepen sterren grafisch werden vergeleken. We zien er een in onze vierde afbeelding.

Cover van de uitgave van Publikationen des astrophysikalischen Observatoriums zu Potsdam waar Hertzsprung de eerste magnitude-spectraaltype-diagrammen voor sterren publiceerde, 1913 (Linda Hall Library)

Ondertussen was Henry Norris Russell in Princeton in de Verenigde Staten ook begonnen met het vergelijken van de kleur (spectraaltype) en helderheid van sterren, waarbij we ontdekten dat de O- en B-sterren (om het nieuwe spectrale classificatiesysteem van Harvard te gebruiken) uniform zeer lichtgevend waren, de F- en G-sterren (zoals onze zon) een middelmatige helderheid hadden, en de M en R-sterren, de rode sterren, waren (op enkele uitzonderingen na, zoals Hertzsrpung al had ontdekt) helemaal niet erg lichtgevend. Als je alle sterren met bekende helderheid in een grafiek hebt gezet waar helderheid de verticale coördinaat is en het spectraaltype de horizontale coördinaat, dan staan de meeste sterren op een omgekeerde diagonaal die van linksboven naar rechtsonder loopt.

Diagram dat de grootte en kleur (spectraaltype) van sterren in de Pleiaden vergelijkt; hoewel de reikwijdte beperkt is, is dit echt het eerste gedrukte HR-diagram, in een paper van Hertzsprung in Publikationen des astrophysikalischen Observatoriums zu Potsdam, 1913 (Linda Hall Library)

Russells diagram leek te zijn een zeer handig schema voor het organiseren van de sterren, en hij onthulde het tijdens een gezamenlijke bijeenkomst van de American Astronomical Society en de American Association for the Advancement of Science op 30 december 1913. De lezing werd vervolgens gepubliceerd in Nature in drie opeenvolgende uitgaven, te beginnen 30 april 1914; Russells diagram verscheen voor het eerst in druk in het nummer van 7 mei (eerste afbeelding). Het zou een uitzonderlijk veelzijdig hulpmiddel blijken te zijn om sterren te ontdekken die NIET normaal zijn, wat betekent dat ze niet langs de omgekeerde diagonaal liggen die later de hoofdreeks zou worden genoemd.

Een modern HR-diagram met hoofdreekssterren in het midden, rode reuzensterren rechtsboven en witte dwergen linksonder (Wikimedia commons)

Toen werd vernomen dat Hertzsprung de relatie tussen helderheid en spectraaltype voor de clusters Pleiaden en Hyaden al had ontdekt en de afwijkende rode reuzensterren had geïdentificeerd die rechtsboven in de grafiek staan, werd besloten om het nieuwe diagram een Hertzsprung-Russell-diagram te noemen, of, meer in het algemeen, een HR-diagram, en het wordt nu al meer dan een eeuw op grote schaal gebruikt. Elke student van sterrenastronomie komt het H-R-diagram al heel vroeg in zijn of haar studie tegen. We tonen hier, naast het eerste H-R-diagram, een modern diagram (vijfde afbeelding).De rode reuzensterren die Hertzsprung ontdekte, bevinden zich rechtsboven, direct boven de rode dwergsterren op de hoofdreeks die hij ook als eerste identificeerde. De witte dwergen linksonder werden voor het eerst geïdentificeerd door Walter Sydney Adams in 1914-15.

Ejnar Hertzsprung (rechts) en Karl Schwarzchild, foto, 1909 (deutschlandfunk.de)

Er zijn zeer mooie foto’s die een jongere Ejnar Hertzsprung laten zien. We vonden deze, genomen in 1909, waarop Hertzsprung, aan de rechterkant, te zien is met zijn mentor, Karl Schwarzchild (zesde afbeelding).