把全班同学按身高排在横轴、按体重排在纵轴，会看到几条明显的带，而不是一团随机散点。恒星也一样：把温度放横轴、光度放纵轴，几万颗星不会铺满整张纸，而是挤成几条线。这张图诞生于 1910 年前后，一百多年过去，它仍是恒星物理里最常用的一张地图。
赫罗图横轴是有效温度（从高到低，方向与常规坐标相反），纵轴是光度（对数尺度）。约九成恒星落在从左上到右下的主序带上，另有右上方的巨星支和左下方的白矮星序列。太阳位于主序中部，1 倍太阳光度、5772 K。
两个轴都是可测量，不是可想象
横轴的温度来自光谱或颜色，纵轴的光度需要距离。两者都不是直接读出的「物理量」，而是从可观测量换算来的。
温度靠谱线强度比或颜色指数定出，光度靠视亮度加距离定出。距离一旦有误差，纵轴就会整体平移。
所以赫罗图有两种常见版本：绝对星等版本需要已知距离，视星等版本只能用于距离大致相同的样本，比如同一个星团。
三条主线对应三种物理状态
主序带从左上延伸到右下，覆盖从 O 型到 M 型的全部温度。这里的星在核心稳定烧氢，是恒星一生中最长的阶段。
右上方是巨星与超巨星，温度低、光度高，意味着半径极大。它们的核心已经离开氢燃烧阶段。
左下方是白矮星，温度可以很高，光度却很低，因为半径只有地球量级。它们靠简并压支撑，不再产能。
等半径线是斜的，所以巨星不一定重
在图上画等半径线，得到的是一组斜向的平行线。半径相同的星，会分布在一条从左上到右下的斜线上。
这条几何关系解释了一个常见误解。红巨星看起来「大」，确实大，但质量往往只有太阳的量级；蓝超巨星又亮又热，质量可以到几十倍太阳质量。
光度约等于半径平方乘温度四次方。温度掉一半，半径要涨四倍才能维持同样的光度，这就是巨星出现在右上角的原因。
星团的转向点，是这张图最有用的一处
同一个星团里的星，出生时间几乎相同，化学成分也接近，只有质量不同。
在图上，它们从主序顶端开始，沿着一条曲线向右上方弯折。弯折的位置叫转向点，质量最大的星刚好在这里离开主序。
质量越大寿命越短，所以转向点越高，星团越年轻。球状星团的转向点很低，年龄在百亿年量级；疏散星团可以只有几千万年。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 太阳光度 | 1 L☉（3.828×10²⁶ W） | IAU 2015 标称值 |
| 太阳有效温度 | 5772 K | IAU 2015 标称值 |
| 主序光度跨度 | 约 10⁶ 到 10⁻³ L☉ | 观测统计 |
| 白矮星典型半径 | 约 0.01 R☉ | 观测 |
| 天狼星 B 表面温度 | 约 25,000 K | 观测 |
| 星团转向点对应年龄 | 约 10⁷–10¹⁰ 年 | 恒星演化模型 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
这是历史习惯，早期分类按光谱字母 OBAFGKM 排列，而这条序列正好是温度从高到低。沿用至今，图的形式没有改。
本质相同。颜色-星等图用颜色指数代替温度、用视星等代替光度，是天文学观测里更常用的版本。
找到转向点，把它的光度与温度代入演化模型，反推质量最大的主序星年龄。这个方法假设星团成员同时形成。
延伸阅读
- Carroll, B. W. & Ostlie, D. A., An Introduction to Modern Astrophysics, Cambridge University Press
- NASA 赫罗图科普页（science.nasa.gov）
- ESA 盖亚任务页：星团赫罗图（esa.int）