Interna'onal    Space  Sta'on  (I.S.S.)    

90分で地球を一周    

月面通過時間 7.5秒

Super  full  moon  ２０１６年１１月１４日  1948年以来最も大きい  14%  大きく  30%  明るい    次は  2034年11月25日

I.S.S.

太陽

地球

月

Super  full  moon

満月時の太陽−地球−月の関係

~  micro  full  moon

白色矮星

太陽

巨星

超巨星

絶対等級

+5

0

-­‐5

-­‐10

+10

+15

+20 20,000              14,000              10,000                7,000                  5,000                  3,500                2,500                      

表面温度(K)

O                                                    B                                                          A                  F                  G                        K                                      M

スペクトル型

1

0.01

0.0001

100

10,000

相対光度

(L/L¤)

(M.  A.  Seeds)

ペテルギュース リゲル

北極星

ベガ

シリウス

シリウスB

HR図

冬の星座オリオン(Orion)座

ペテルギウス  (α  Ori,  Betelgeuse)

         リゲル  (β  Ori,  Rigel)

恒星の光度（明るさ）（毎秒恒星から放出されるエネルギー）

L � 4�R2T 4

表面積

黒体放射  （単位面積当たり毎秒放出される  エネルギーは温度の４乗に比例）

比例記号

波長（ナノメートル）

黒体放射

白色矮星

太陽

巨星

超巨星

絶対等級

+5

0

-­‐5

-­‐10

+10

+15

+20 20,000              14,000              10,000                7,000                  5,000                  3,500                2,500                      

表面温度(K)

O                                                    B                                                          A                  F                  G                        K                                      M

スペクトル型

1

0.01

0.0001

100

10,000

相対光度

(L/L¤)

(M.  A.  Seeds)

ペテルギュース リゲル

北極星

ベガ

シリウス

シリウスB

HR図

恒星の平均密度

ベテルギュース        (Betelgeuse)

半径＝太陽半径の約千倍  質量＝太陽質量の約十倍

太陽

半径＝  70万  km  質量＝  2  x  1030kg

平均密度

           1.4  gram/cm3    

(地球：　5.5  gram/cm3)

1億分の１グラム/cm3    

(地上大気:    0.002  gram/cm3)  

白色矮星

半径＝約0.01太陽半径  質量＝約0.6太陽質量

800  kg/cm3

シリウス

白色矮星  

表面

中心

圧力

圧力差＝加わる重力

この層の重力

　恒星内部の力の釣り合い    　　　静水圧平衡

中心に近い場所ほど  高い圧力  

（自己重力と圧力勾配の釣り合い）

中心からの距離 中心からの距離

圧力

温度

 　　　　　　　　　è　

恒星内部の圧力分布 恒星内部の温度分布

恒星はなぜ光らなくてはならないか

質量の大きい恒星ほど明るく輝かなくてはならない

星間雲から恒星の誕生の説明図 星間雲の密度の濃い部分  が周りのガスを  重力で引き寄せ恒星が  誕生する。    　　　静水圧平衡    　発光（エネルギー放出）

中心からの距離

温度　　

圧力  

恒星誕生の現場    Eagle  nebula

内部で核融合反応  が起きてなくても  恒星は光を発する    　　  　エネルギー減少

収縮して中心の  圧力と温度が  上昇

位置エネルギーが  減少して  熱エネルギーに

4H  à  He  +  エネルギー

主系列星

前主系列星

表面温度の（常用）対数値

１万度 ２万度 ４千度

千倍

百倍

十倍

１倍

0.1倍

恒星誕生領域のHR図

収縮して温度が上昇

発生するエネルギー  　＝表面から出るエネルギー

中心からの距離 中心からの距離

圧力

温度

 　　　　　　　　à　

恒星内部の圧力分布 恒星内部の温度分布

恒星は自己の重力を支えるために光を発する

主系列星：　重力を支えるために表面から放出されるエネルギー    　　　　＝　　水素からヘリウムができる核融合反応から発生するエネルギー

核融合

主系列星  ４H　　　　He    +　 エネルギー ＝　主系列星の光のエネルギー

４個の水素原子核（陽子）の質量　＝　4  x  1.0078  mu  =  4.0312  mu　　

１個のヘリウム原子核の質量　＝　4.0026  mu

mu  =  1.66053  x  10-­‐24  グラム

差　＝　0.0286  mu  ＝　約  0.007  x  4  mu

質量の0.7%がエネルギーに　0.007  x  4  mu  x  c2  

１グラムの水素がヘリウムに変わると、6  x  1011  ジュールのエネルギー  

20℃の水1700トンを沸騰  

中心温度　およそ１千万度

１グラムの水素がヘリウムに変わると、6  x  1011  ジュールのエネルギー  

太陽の質量  2  x  1033  グラム                中心高温部の質量はその十分の1　2  x  1032  グラム

太陽が主系列段階の核融合反応で放出できるエネルギー  　　　　　6  x  1011  x　2  x  1032    ジュール　＝　1.2  x  1044  ジュール

太陽は毎秒  3.9  x  1026  ジュールのエネルギーを放出　

太陽の主系列星としての寿命は　  　1.2  x  1044  　÷　3.9  x  1026  　＝　3.3  x  1017  秒　＝　1010  年　＝　１００億年    主系列星段階が恒星の最も安定した（最も長く続く）時代　

十分はなれた低温 (約 1500K以下)の部分には、SiO、炭素結合体 等からなるダストとよばれる固体微粒子も存在する。

スペクトル型 表面温度 (K) (B − V )O 40,000 -0.33B0 28,000 -0.31B5 15,000 -0.16A0 9,900 0.0A5 8,500 0.13F0 7,400 0.27F5 6,580 0.42G0 6,030 0.58G5 5,520 0.70K0 4,900 0.89K5 4,130 1.18M0 3,480 1.45

分光器による恒星のスペクトルの観測は、恒星表面の温度や元素組成についての情報を与えるだけでなく、ドップラー効果による吸収線の波長の変化の観測により、恒星の運動についての情報を得ることができる。例えば、連星系をなす二つの星が、遠方であるため一つの光源として見える場合でも、分光観測をすると、(その二つの星の光度が同程度のとき)二重の吸収線が観測され、互いの共通重心をまわる軌道運動により二つの吸収線の相対位置が周期的に変化することが観測される (右図)。軌道運動の解析により、その二つの星の質量についての情報が得られる。

4.2 ヘルツスプルング-ラッセル (HR)図

恒星の物理状態、進化を議論する上でもっとも重要な図がヘルツスプルング-ラッセル (HR)図である。HR図には、種々のタイプのものがあるが、共通していることは、横軸に恒星の表面温度を表す量 (温度、スペクトル型、B-V等)を使い、それも左側を高温側とすることと、縦軸には恒星の明るさを表す量 (絶対等級、光度)を採用し、上に向かって明るくなるように目盛をとることである。この決まりに従って描かれた図をHR図という。右側は簡単化されたHR図の説明図である。

HR図で最も目立つ特徴は、左上から右下にのびる主系列といわれる模様で、大半の恒星は主系列上に位置し、それらは主系列星とよばれる。太陽も主系列星の一つである。主系列星の中心付近では、４個の水素原子核 (陽子)が１個のヘリウム原子核になる核融合反応が起こっており、それによるエネルギー発生率がちょうど主系列星の表面から光として出されるエネルギー放出率と釣り合って、安定な状態が長期間続く。

4-3

絶対等級

近傍の恒星のHR図

超巨星

巨星

白色矮星

UBV  フィルター

主系列星が多数存在　  　　　　　　　ゆっくりと変化（進化）

大質量の恒星の寿命は短い ４  H    à    He    +    エネルギー

使える水素の量は恒星質量の約１０％（高温中心部）

中心からの距離

温度　　

圧力  

恒星の自己重力を支えるために  放出しなくてはならないエネルギー  は質量の４乗に比例

主系列星段階の寿命は

 0.1    x    (質量)  （質量）4

＝ 0.1

（質量）3

に比例。　　質量の大きい恒星ほど短命  

主系列からHe燃焼前の進化経路

10M¤

5M¤

3M¤

2M¤

1.5M¤

1M¤

全放射絶対等級

表面温度の対数値

91億年

20億年

9億年

3億年

8千4百万年

2千万年 2千百万年

8千9百万年

3億2千万年

9億9千万年

28億年

118億年

1万度 2万度 5千度

A B

C

主系列からHe燃焼前の進化経路

10M¤

5M¤

3M¤

2M¤

1.5M¤

1M¤

全放射絶対等級

表面温度の対数値

91億年

20億年

9億年

3億年

8千4百万年

2千万年 2千百万年

8千9百万年

3億2千万年

9億9千万年

28億年

118億年

1万度 2万度 5千度

3He  à  C  He  +  C  à  O

表面温度の対数値

理論的  HR  図

2万度 5千度

恒星光度（

太陽比）

10万

１万

千

百

対数

値

中心部（約１億度）で  ヘリウムから  　　炭素、酸素  が合成されて  エネルギーが発生  （ヘリウム核燃焼）

He

H,  He

超新星爆発

白色矮星 褐色矮星

１千万度

１億度

5億度

百億度

中心温度

中心密度

M  <  ~8M¤

M  <  0.08M¤

He

H,  He

C,O

� M

R3� M

M3� 1

M2平均密度