Un graphique de la luminosité stellaire en fonction de la couleur, utilisé pour déduire les âges et les distances des amas stellaires.Un diagramme couleur-magnitude (DCM) est un nuage de points qui place les étoiles selon leur magnitude absolue (luminosité) sur un axe et leur indice de couleur (indicateur de température) sur l'autre. C'est l'équivalent observationnel du diagramme de Hertzsprung-Russell et il constitue un outil puissant pour déterminer l'âge, la distance et le stade d'évolution des amas stellaires. En comparant les positions des étoiles de l'amas aux modèles théoriques, les astronomes peuvent déduire l'âge et la composition chimique de l'amas.
Les origines du diagramme remontent à Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell au début des années 1910, qui ont indépendamment tracé la luminosité stellaire en fonction du type spectral. La forme couleur-magnitude est devenue standard avec l'avènement de la photométrie photoélectrique au milieu du XXe siècle.
Les étoiles d'un amas se forment à peu près au même moment et à la même distance, de sorte que leurs positions sur un DCM tracent une seule isochrone — une courbe prédite par les modèles d'évolution stellaire. Le point de sortie de la séquence principale, où les étoiles quittent la phase de combustion de l'hydrogène, est un indicateur direct de l'âge : les amas plus anciens ont des points de sortie plus faibles et plus rouges. L'indice de couleur (par exemple, B−V) mesure la température, tandis que la magnitude mesure la luminosité ; leur combinaison donne une estimation de la masse stellaire. La distance est déduite en comparant les magnitudes apparentes et absolues, en utilisant les propriétés connues de l'amas.
Les DCM sont utilisés pour dater les amas globulaires (ce qui donne l'âge de l'univers), cartographier les régions de formation d'étoiles de la Voie lactée et identifier les populations stellaires dans les galaxies externes, y compris celles observées par JWST.
Le point de sortie des amas globulaires les plus anciens, d'environ 13 milliards d'années, fournit une limite inférieure pour l'âge de l'univers qui doit être cohérente avec les mesures cosmologiques — un contrôle croisé classique du modèle du Big Bang.
