第4章　恒星界の規則性 (2013 Jun.21 更新)

概要
　前章でみた多様な星々について、温度・明るさ・質量などの多様性の関係をグラフに表し、その
中から恒星の世界の規則性を見つけてゆく。特に、星の表面温度と明るさとの関係を示す「HR図」
について、詳しく説明する。恒星の世界には明らかな規則性があり、これらを手がかりに「星とは
何か」という研究が進展する。
図の出典
図4.1　脈動変光星の周期−光度関係（pdf図)
図4.2　南天の天の川と大小マゼラン星雲
　　　（NASA、Astronomy Pictures on the Day より）
図4.3　『理科年表』(平成20年) のデータを用いて作成した HR図（pdf図）
図4.4　補正を施した温度−光度関係（pdf図）
図4.5　散開星団「プレセペ」のHR図（pdf図）
図4.6　いろいろな散開星団のHR図（pdf図）
図4.7　球状星団のHR図（ApJ, Vol.135, p311, 1962 より）
図4.8　ヒッパルコス衛星の精密HR図（ヒッパルコス/タイコ計画のページより）
図4.9　質量−光度関係（pdf図）
図4.10　人間における体重と明るさの関係（pdf図）

関連参考資料（本文関連ページ）
HR図作成用の、スペクトル型−絶対等級データ（平成21年版理科年表より作成、csv形式）(p62)
　　（同上、説明)

問題

＊HR図上に表われる恒星の分布について、これを3つに分類して、それぞれの特徴を説明せよ。
[解答例]
　　HR図は，横軸にスペクトル型，縦軸に絶対等級を取って恒星をプロットした図である．
　スペクトル型は恒星の表面温度を表し，絶対等級は恒星からの放出エネルギー量を表すの
　で，HR図は恒星の表面温度と放出エネルギー量の関係を表した図であるといえる．
　　HR図の左上から右下にかけて一群の星の集まりが見られる。これを主系列と呼び、
　また主系列を構成する星を主系列星と呼ぶ。主系列は星の一つの規則性を示すが、
　これは「高温の星は明るく、低温の星は暗い」という法則性である。物理学的には、高温の
　物体は大きなエネルギーを放射するので、高温の星が明るいのは自明であるが、これは星の
　大きさがあまり違わないということを前提とする。したがって、主系列星はだいたい粒
　ぞろいである、と言ってよい。
　　そうすると、主系列から外れた右上の星の一群は「温度が低いのに明るい、すなわち大き
　さが大きい星」ということになり、巨星に分類される。特に右上の部分の星は赤色巨星
　と呼ばれる。（左上の星を青色巨星ということもある。）逆に左下の星は「温度が高いのに
　暗い、すなわち大きさが小さい」ということになり、これらは矮星に分類される。特に左下
　の星の一群は白色矮星と呼ばれる．（右下の主系列下部の星を赤色矮星ということもある。）


＊星団の星についてHR図を作成すると、どのようなメリットがあるか、またどのような特徴が見え
　てくるか。

＊[計算実習問題]
　HR図作成用の、スペクトル型−絶対等級データ（上記参照）を利用、表計算ソフトを用いてHR図を
　作成し、恒星の名称を記入する。

（以下準備中）