ดาวลำดับหลัก

        ขนาดของดาวฤกษ์ขึ้นอยู่กับแรงดันแก๊สร้อนซึ่งดันออกจากแก่นกลางสู่พื้นผิว และมวลของดาวซึ่งทำให้เกิดแรงโน้มถ่วง หากอัตราการเกิดฟิวชันสูงเกินไป แก๊สที่แก่นกลางจะดันดาวให้ขยายตัวออก เมื่อแก๊สขยายตัวอุณหภูมิจะลดต่ำลง (ตามกฎของแก๊ส) ทำให้อัตราการเกิดฟิวชันลดลงด้วย ในทางกลับกันหากอัตราการเกิดฟิวชันต่ำเกินไป แก๊สที่แก่นกลางจะเย็นตัวลง แรงดันแก๊สลดลง เนื้อสารของดาวยุบตัวลงมา ทำให้เกิดความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น เพิ่มอัตราการเกิดฟิวชันให้สูงขึ้น ระบบกลไกนี้ช่วยรักษาสมดุลของดาวฤกษ์ ให้มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันคงที่สม่ำเสมอเกือบตลอดทั้งชีวิตของดาว อายุขัยของดาวในช่วงเวลานี้เราเรียกว่า “ดาวลำดับหลัก” (Main sequence stars)

ภาพที่ 1 แผนภาพ H-R แสดงคุณสมบัติของดาวที่รู้จักกันดี

        เมื่อพิจารณาในแผนภาพ H-R ในภาพที่ 1 จะเห็นว่า ดาวส่วนใหญ่จะอยู่ในลำดับหลัก ทั้งนี้เนื่องจากดาวใช้เวลา 80% ของอายุขัยอยู่ในลำดับหลัก ดาวลำดับหลักสีน้ำเงินมีอุณหภูมิสูงและมีกำลังส่องสว่างมากกว่าดาวลำดับหลักสีแดง เพราะว่า ดาวลำดับหลักสีน้ำเงินมีมวลตั้งต้นสูงมาก จึงมีขนาดใหญ่ แก๊สมวลมากกดทับกัน ทำให้ดาวมีอุณหภูมิสูงจนแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นเข้มสุดในช่วงรังสีอัลตราไวโอเล็ต ส่วนดาวสีแดงมีมวลตั้งต้นน้อย มีขนาดเล็ก แก๊สจำนวนน้อยกดทับกัน ทำให้ดาวมีอุณหภูมิต่ำ แผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นเข้มสุดในช่วงรังสีอินฟราเรด

ภาพที่ 2 สเปกตรัมของดาวประเภทต่างๆ

        เมื่อพิจารณาเปรียบเทียบสเปกตรัมของดาวแต่ละประเภทจะพบองค์ประกอบดังนี้ (ดูภาพที่ 2 และ 3 ประกอบ)

• • ดาวสเปกตรัม O อุณหภูมิมากกว่า 25,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนอยู่อย่างเบาบาง เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิสูงมากกว่าสามหมื่นเคลวิน ประจุไม่สามารถเกาะตัวเป็นอะตอม จึงอยู่ในสถานะไอโอไนเซชัน (Ionization)

  • ดาวสเปกตรัม B มีอุณหภูมิพื้นผิว 25,000 - 10,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนและฮีเลียม เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิต่ำลงพอที่ประจุจะจับตัวกันเป็นอะตอมได้แล้ว

  • ดาวสเปกตรัม A มีอุณหภูมิพื้นผิว 10,000 - 8,000​ K อุณหภูมิประมาณ​10,000 - 25,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนชัดเจนยิ่งขึ้น เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิต่ำกว่าสเปกตรัม B

  • ดาวสเปกตรัม F มีอุณหภูมิพื้นผิว 8,000 - 6,000​ K ยังคงมีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจน และเริ่มมีเส้นดูดกลืนอะตอมของธาตุหนักหลายชนิด เช่น แคลเซียม

  • ดาวสเปกตรัม G มีอุณหภูมิพื้นผิว 6,000 - 5,000​ K เช่น ดวงอาทิตย์ มีเส้นดูดกลืนของทั้งธาตุหนักและธาตุเบาหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน แคลเซียม และเหล็ก เป็นต้น

  • ดาวสเปกตรัม K  มีอุณหภูมิพื้นผิว 5,000 - 4,000​ K มีเส้นดูดกลืนของทั้งธาตุหนักและธาตุเบาหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน แคลเซียม และเหล็ก เป็นต้น

  • ดาวสเปกตรัม M มีอุณหภูมิพื้นผิว 4,000 - 3,000​ K มีเส้นดูดกลืนของโมเลกุล เช่น ไททาเนียมออกไซด์ (TiO) และไฮโดรคาร์บอน (CH) เนื่องจากที่อุณหภูมิประมาณ 3,000 เคลวิน อะตอมสามารถเกาะตัวกันเป็นโมเลกุล

ภาพที่ 3 ความเข้มของเส้นดูดกลืนบนสเปกตรัมประเภทต่างๆ

        ธาตุต่างๆ บนผิวดาวมีองค์ประกอบเคมีที่หลายหลาก สืบเนื่องจากระดับพลังงานที่อะตอมดูดกลืน ซึ่งจะแทนสัญลักษณ์ด้วยตัวเลขโรมัน แสดงระดับของการไอโอไนเซชัน เช่น Si I หมายถึง ซิลิกอนปรกติซึ่งไม่มีการเสียอิเล็กตรอน Si II หมายถึงซิลิกอนที่สูญเสียอีเลคตรอน 1 ตัว Si III หมายถึง ซิลิกอนซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอน 2 ตัว  

        ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิพื้นผิว 5,800 K จัดเป็นสเปกตรัม G2 มีเส้นดูดกลืนเรียงตามความเข้มจากมากไปน้อยดังนี้ Ca II, Fe II, Fe I, H และ Ca I ตามลำดับ จะเห็นว่าอุณหภูมิระดับนี้สูงพอที่จะทำให้ อะตอมของแคลเซียมและเหล็ก สูญเสียอิเล็กตรอน 

หมายเหตุ: 

        "ดาวสีน้ำเงินเป็นดาวเกิดใหม่มีอายุน้อย ดาวสีแดงเป็นดาวใกล้ตายมีอายุมาก" ไม่ใช่ข้อสรุปที่ถูกต้องเสมอไป จริงอยู่ที่เรามองเห็นดาวฤกษ์เกิดใหม่บนท้องฟ้าส่วนมากเป็นดาวสเปกตรัม O, B สีขาวอมน้ำเงิน เพราะว่าเป็นดาวมวลมากจึงมีกำลังส่องสว่างมาก  อย่างไรก็ตามยังมีดาวฤกษ์เกิดใหม่จำนวนมากมายที่เป็นดาวแคระสีแดง เพียงแต่เป็นดาวมวลน้อยจึงมีขนาดเล็กไม่ส่องสว่างให้เห็นด้วยตาเปล่า