这张图把恒星按表面温度和光度排成二维散点图，约90%的恒星挤在同一条对角线上。横轴从热到冷，纵轴从暗到亮，恒星的一生就写在这两个方向上。
一、横轴温度、纵轴亮度：先把两个坐标读懂
赫罗图是一张二维散点图，每颗恒星在图上就是一个点。横轴管一件事，纵轴管另一件事，两颗星的差别全在坐标里。
横轴放的是光谱型，也可以直接理解成表面温度。光谱型的顺序是 O、B、A、F、G、K、M 七个字母，这条序列从左到右由热到冷。O 型星表面温度可达数万开尔文，M 型星只有几千开尔文，太阳属于 G 型，表面温度约 5772 开尔文。
横轴还有另一种画法，把温度按开尔文等距排列，叫温度谱。光谱型序列用起来更方便，因为字母直接对应谱线特征，不必先测出温度。记住方向：O 在左，M 在右，越往右越冷。
纵轴放的是光度，或者等价的绝对星等。绝对星等是把所有恒星挪到同一个标准距离上之后比较出的亮度，数值越小代表越亮。太阳的绝对星等约 +4.83，凡是绝对星等数值比它小的恒星，都比太阳亮。
用光度做纵轴时，单位常取太阳光度，太阳自己就是 1。两种纵轴只是记法不同，读图时抓住一点就够：往上走，恒星越亮。
两个轴一交叉，恒星就不再是漫天乱撒的点，而是聚成几个明显的团块。最大的那条从左上方斜贯到右下方，叫主序带；右上方散着巨星与超巨星区；左下方还有一小片白矮星区。
读这张图有个诀窍：越往左上，恒星越热越亮；越往右下，越冷越暗。右上角是冷却极亮，左下角是热却很暗。这两个反常角落，恰恰是恒星一生中最戏剧性的阶段。
为什么会有反常角落？亮度同时由温度和大小决定。温度高、个头大的星最亮；温度不高却依然很亮，只能说明它体积极大。白矮星反过来，表面温度可以不低，个头却只有行星那么大，所以亮度很低。
把这两件事拼起来的人有两位。1911 年，丹麦天文学家赫茨普龙把恒星的光谱型和亮度画在一起；1913 年，美国天文学家罗素独立做了类似的工作。这张图因此得名赫罗图。
二、主序带：恒星一生九成时间待的地方
约 90% 的恒星躺在主序带上，这不是巧合。主序阶段是恒星靠核心氢聚变成氦来发光发热的阶段，也是它一生中最长、最稳定的一段。
主序带在图上是斜的。左上是热而亮的大质量星，右下是冷而暗的小质量星。太阳位于主序带中部，表面温度约 5772 开尔文，绝对星等约 +4.83，坐标不显眼也不寒酸。
恒星在主序带上的位置主要由质量决定。质量越大，核心压强和温度越高，单位时间烧掉的氢越多，光度就越亮，表面温度也跟着升高。大质量星因此待在左上，小质量星待在右下。
把主序带想成一条街：左上的住户是大块头，烧得快，来得急走得也急；右下的住户是小个子，慢慢烧，能待很久。太阳住在街的中段，属于够用但不奢侈的那一类。
质量还决定它能待多久。大质量星是挥霍型选手，燃料虽多却烧得极快，主序寿命短得多；小质量红矮星是节俭型，燃料少但消耗极慢，可以稳定发光非常久。
主序阶段的稳定来自一种平衡。核心聚变产生的向外压力，顶住了外层物质向内的重力，恒星体积因此长期不大变。这种状态叫流体静力平衡，一旦燃料供应跟不上，平衡被打破，恒星就得离场。
主序带不是一条细线，而是一条有宽度的带。同样在主序上的恒星，化学成分不同，位置也会有细微偏移。天文学里把化学成分特别贫金属的老恒星叫次矮星，它们在图上就落在主序带下方一点。
主序带上的恒星质量跨度很大，从太阳的一小部分到数十倍太阳质量都有。质量再小的天体核心压不住，氢聚变点不着，就成不了主序星，只能算褐矮星。
天狼星、织女星都在主序带上，太阳也在。夜空里肉眼看到的亮星，很多是光度更高的巨星或超巨星，因为距离远还能被看见。这种错觉容易让人以为主序星是少数，其实正相反。
离场的信号在图上很直观：恒星向右上方移动，温度降低而亮度升高。它离开主序带的那一刻，后半生就开始了。
三、离开主序之后：红巨星、超巨星和白矮星
核心的氢烧得差不多时，恒星内部失去向外撑的力气，核心开始收缩、变热，外层却被推得膨胀、变冷。在赫罗图上，它离开主序带，向右上方移动。
右上方那片区域就是巨星与超巨星区。这里的恒星表面温度不高，颜色偏红，光度却极高，因为身躯膨胀得很大。体积大、表面积大，总发光量自然大，这就是右上角冷而亮的全部秘密。
巨星阶段的恒星往往不稳定，会脉动、会抛物质。造父变星就在这个区域附近，它的光变周期和光度之间存在关系，可以用来测距。这类标准烛光的用法，起点仍然是赫罗图上的位置。
中小质量恒星的结局比较温和。核心温度升到能点燃氦之后，氦聚变成碳和氧，恒星再次短暂稳定，随后外层被抛出去，形成行星状星云。剩下的核心是一颗白矮星，落到图的左下角。
白矮星是热却很暗的典型。它的表面温度可以很高，发出的光却很少，因为体积只有行星那么大。它不再进行核聚变，只靠余热慢慢冷却，最终淡出视野，这个冷却过程极其漫长。
大质量恒星走的是另一条路。它们能依次点燃更重的元素，一层层聚变直到铁核形成。铁核无法再靠聚变放能，坍缩随之发生，外层被炸开成超新星，核心则可能留下一颗中子星或一个黑洞。
超新星遗迹、中子星、黑洞在赫罗图上没有固定的位置，因为它们要么亮度剧烈变化，要么几乎不发光。这也是这张图的边界：它擅长描述稳定发光的恒星，对剧烈瞬变和暗天体力不从心。
所以图上的从生到死，其实是一条折线。恒星从主序带出发，向右上方爬，再折向左下，或者干脆从图上消失。每一次转折，都对应核心燃料的一次更换。
四、为什么一张散点图能当恒星演化的地图
恒星在图上的分布并不均匀，而是聚成几条清晰的带状区域。这种成团本身就说明背后有物理规律：温度、亮度、质量、年龄这几件事被绑在了一起。
最有说服力的检验场是星团。同一个星团里的恒星距离大致相同、化学成分接近、诞生时间也差不多，差别主要在质量。它们在图上的位置因此排成一条有序的线。
星团里质量最大的恒星最先耗完燃料、最先离开主序带。所以一个星团在赫罗图上的主序带会在某一处断头，断头位置越高，说明星团越年轻；断头越低，说明它越老。天文学家就用这个办法估算星团年龄。
反过来用也行。如果认定某些恒星位于主序带上，就能由它们的亮度和温度反推距离，这叫主序拟合，是测量星团距离的重要手段之一，通常比只看单颗恒星更稳。
观测版把横轴从光谱型换成颜色指数，纵轴换成视星等，得到的是颜色-星等图。两者本质相同，只是把温度换成了颜色这个能用滤光片直接测量的量。红蓝之差，就是温度之差。
把赫罗图和光谱放在一起看，还能读出化学成分。金属丰度不同的恒星，谱线和颜色都会偏移，主序带因此略微挪位，测老年星团时这一点不能忽略。
现代教科书里的赫罗图常画上箭头，标出不同质量恒星的演化轨迹。箭头方向不是时间轴，而是温度与亮度平面上的移动方向，读图时要分清这两件事。
这张图也有局限。双星会把两颗星的光叠在一起，让位置偏亮；星际尘埃会让恒星变红变暗，把点推离原位；距离测不准，绝对星等就跟着错。解读之前，这些修正必须先做完。
从 1911 年和 1913 年那两张手绘图，到今天的恒星演化模型，赫罗图一直是最基础的那块坐标纸。它把千万颗恒星的一生压缩成点、线和区域，让人一眼看出谁年轻、谁年老、谁正走向终局。
五、常见问答
问：赫罗图和颜色-星等图是同一张图吗？ 答：本质上是一回事。赫罗图的横轴是光谱型或表面温度，颜色-星等图的横轴是颜色指数，而颜色正是温度的观测代理。纵轴一个常用绝对星等或光度，一个常用视星等。差别在于后者直接用望远镜测得的量画图，省去换算步骤。
问：约 90% 的恒星在主序带上，剩下的都在哪里？ 答：分布在巨星与超巨星区、白矮星区，以及散落在主序带之外的各个演化阶段。这个比例反映的是时间占比：主序阶段最长，所以任何时候抽样，绝大多数恒星都还在这条带上，剩下的正处在相对短暂的过渡阶段。
问：太阳以后会变成什么？ 答：太阳位于主序带中部，表面温度约 5772 开尔文，绝对星等约 +4.83。核心氢耗尽后它会向右上方移动、膨胀成红巨星，外层被抛出行星状星云，最后只剩一颗白矮星慢慢冷却。整个过程需要数十亿年。