埃纳尔·赫茨普龙:分类恒星的化学家
他受过化学工程师培训,曾在圣彼得堡的实验室工作,并在莱比锡学习光化学。直到那时,作为一名在腓特烈斯贝进行观测的业余爱好者,埃纳尔·赫茨普龙才注意到专业天文学家没有正确记录的事情:两颗恒星可以共享相同的光谱类型——相同的颜色,相同的吸收光指纹——但在内在亮度上却有巨大差异。这一观察将恒星群体一分为二,产生了天体物理学中最有用的图表,并为天文学家提供了测量宇宙的第一个可靠标尺。
业余爱好者的学徒生涯
赫茨普龙于1873年10月8日出生在丹麦腓特烈斯贝,是塞韦林·卡尔·路德维希·赫茨普龙和亨丽埃特·克里斯蒂安·夏洛特·弗罗斯特的儿子。他的父亲是一名业余天文学家,并将这种热情传递给了他——尽管起初并非作为职业。赫茨普龙在哥本哈根理工学院学习化学工程,1898年毕业,随后在圣彼得堡担任化学家两年,并于1901年在莱比锡大学学习了一年光化学。
这次绕道并非徒劳。在那个时代,光化学是照相底片的科学基础,而照相底片是将天文学从目镜学科转变为定量学科的工具。赫茨普龙在到达恒星领域时,已经知道如何测量胶片上的光线。
1902年,他在腓特烈斯贝开始了自己的天文观测,在专业机构之外工作。
巨星和矮星
几年之内,他做出了重要的发现。天文学家按光谱类型对恒星进行分类,这大致对应于表面温度和颜色。赫茨普龙注意到,共享光谱类型的恒星可能具有截然不同的绝对星等——也就是说,一旦考虑了距离,它们的真实光度会有巨大的差异。
其含义是结构性的。如果两颗恒星表面的温度相同,但其中一颗发出的光要多得多,那么较亮的那颗一定大得多。因此,恒星群体分为巨星和矮星。这不是分类的细化;而是发现恒星属于不同的物理家族,这反过来又提出了这些家族是否代表单一生命故事的不同阶段的问题。
图表
1909年,赫茨普龙在卡尔·史瓦西的领导下加入哥廷根天文台,从业余爱好者转变为德国天体物理学的中心。1911年,他制作了以他名字命名的图表:根据光谱类型与光度排列的恒星,建立在安东尼娅·莫里早期的分类工作之上。亨利·诺里斯·罗素独立地得出了基本相同的结构,结果被普遍称为赫茨普龙-罗素图。
它的力量在于它揭示的内容,而不是它记录的内容。恒星不会随机散布在图表上;它们落入一条长长的对角带,即主序带,带外有明显的巨星和矮星团。这种结构是恒星演化的可见痕迹——该图表成为解释恒星类型以及恒星如何在其一生中变化的总体框架,一个多世纪后,它仍然是天文学学生学习阅读的第一件事。
造父变星与昂贵的失误
1913年,赫茨普龙转向造父变星,这些恒星的亮度以严格的规律性脉动。亨丽埃塔·勒维特发现造父变星的周期与其光度有关——这意味着如果这种关系可以针对已知距离的恒星进行校准,那么任何地方的任何造父变星都可以通过其节奏宣布自己的距离。这可能是解开宇宙尺度的关键。
赫茨普龙进行了校准,使用视差测量来确定附近造父变星的距离,然后应用校准后的关系来估计小麦哲伦云的距离。他还犯了一个重大错误,将恒星放置得太近了十倍——这个错误被描述为可能是笔误,在他的距离数据中传播了一个十倍的系统性低估。这提醒人们,在20世纪初的宇宙距离工作中,余地是多么狭窄,算术上的失误可能会使宇宙缩小一个数量级。该方法本身是合理的,并且是得以延续的方法。
莱顿
1919年,赫茨普龙搬到荷兰莱顿天文台,在那里度过了接下来的27年,于1937年成为台长,并一直任职到1946年。他的婚姻使他与荷兰天文界联系更加紧密:他的妻子是天文学家雅各布斯·卡普坦的女儿亨丽埃塔·玛丽埃特·奥古斯丁·阿尔贝汀·卡普坦,卡普坦关于恒星运动的统计研究正在重塑关于银河系结构的观念。
在莱顿,他也进行教学。他的研究生中包括杰拉德·柯伊伯,他后来创立了现代行星科学——一条从丹麦化学工程师延伸到外太阳系的知识脉络。
赫茨普龙的观测习惯延伸到了恒星之外。他发现了两颗小行星,包括1627 Ivar,它是阿莫尔群的一员,其轨道接近地球轨道。
认可与长寿
在他60多岁时,荣誉接踵而至。他于1927年当选为美国艺术与科学院院士,并于1929年获得英国天文学最高认可——英国皇家天文学会金质奖章。1937年,即他担任莱顿台长的那一年,他获得了布鲁斯奖章,并于1941年当选为美国哲学学会会员。
他于1967年10月21日在丹麦罗斯基勒去世,享年94岁,他活得足够长,看到了他在1911年建立的图表成为一门学科的组织框架,而这门学科在他开始时几乎不存在。一颗小行星1693 Hertzsprung和一个月球陨石坑以他的名字命名。



