Warna dan suhu bintang

Betelgeuse tampak jingga kemerahan pada sekitar 3600 K; Rigel tampak putih kebiruan pada sekitar 12 100 K.

Benda panas berpijar, dan warnanya menunjukkan suhu

Panaskan batang besi dalam api. Mula-mula besi berpijar merah redup, lalu jingga, lalu putih kekuningan. Bintang mengikuti aturan yang sama. Setiap benda panas memancarkan cahaya pada banyak panjang gelombang. Semakin panas bendanya, semakin pendek panjang gelombang tempat pancarannya mencapai puncak. Hubungan ini disebut hukum Wien: panjang gelombang puncak = 2.898 juta nanometer-kelvin dibagi suhu. Untuk Matahari pada 5772 K, hasilnya sekitar 502 nm, di bagian biru-hijau spektrum.

Namun, Matahari tidak berwarna biru-hijau. Kurvanya lebar, dan Matahari juga memancarkan banyak cahaya merah, kuning, dan ungu. Mata kita mencampur seluruh rentang itu, menghasilkan putih; Matahari tampak kuning terutama dekat cakrawala, ketika udara menghamburkan cahaya biru. Itulah pula sebabnya tidak ada bintang hijau. Bintang dengan puncak di hijau juga kuat memancarkan merah dan biru, dan campurannya tampak putih. Bintang dingin seperti Betelgeuse, pada sekitar 3600 K, berpuncak dekat 805 nm di inframerah, sehingga bagian cahayanya yang terlihat lebih dominan merah dan jingga. Rigel pada sekitar 12 100 K berpuncak dekat 240 nm di ultraviolet dan tampak putih kebiruan.

Lebih panas berarti jauh lebih terang per meter persegi

Suhu juga menentukan banyaknya cahaya yang dipancarkan setiap meter persegi permukaan. Hukum Stefan-Boltzmann menyatakan bahwa daya per luas bertambah menurut pangkat empat suhu. Jika suhu menjadi dua kali, setiap meter persegi memancarkan 2⁴ = 16 kali lebih banyak. Sirius A, pada sekitar 9900 K, memancarkan (9900 ÷ 5772)⁴ ≈ 8.7 kali cahaya per meter persegi Matahari. Luminositas total adalah daya itu dikalikan luas permukaan, yang bertambah menurut kuadrat jari-jari. Jika digabung: luminositas dalam Matahari = jari-jari² × (suhu ÷ 5772)⁴. Tampilan angka model memakai persis rumus ini, dan unit berikutnya mengembangkannya.

Dalam praktiknya, astronom jarang mengukur seluruh kurva spektrum hanya untuk mendapatkan suhu. Cara yang lebih cepat adalah memotret bintang melalui dua filter warna, satu melewatkan cahaya biru dan satu melewatkan cahaya "visual" kuning-hijau, lalu membandingkan kecerlangannya. Selisihnya disebut indeks warna, ditulis B−V. Bintang panas lebih terang melalui filter biru dan memiliki indeks kecil atau negatif; bintang dingin memiliki indeks positif besar. B−V Matahari sekitar 0.66, Arcturus sekitar 1.23, dan Aldebaran sekitar 1.54. Setelah indeks dicocokkan dengan suhu memakai bintang yang spektrumnya telah dipelajari dengan baik, dua foto cukup untuk memperkirakan suhu ribuan bintang sekaligus.

O, B, A, F, G, K, M

Ketika astronom menguraikan cahaya bintang menjadi spektrum, mereka melihat garis gelap tempat atom di atmosfer bintang menyerap warna tertentu. Pola garis terutama bergantung pada suhu. Di Harvard College Observatory, Annie Jump Cannon menyederhanakan skema alfabet sebelumnya menjadi tujuh kelas dari terpanas hingga terdingin: O, B, A, F, G, K, M. Setiap kelas terbagi menjadi sepuluh subkelas, 0 hingga 9, sehingga G2 Matahari sedikit lebih panas daripada G5. Persatuan Astronomi Internasional mengadopsi sistemnya pada 1922, dan sistem itu masih digunakan.