天文学入門講座第４回

恒星恒星星座を形作る『恒星』の種類、星の

一生についてお話しします

天文学入門講座第 4 回（ 2007.03.03 ）

天文普及ボランティア浅井　直樹

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本日のテーマ1.恒星とは

Q1. 太陽と地球の違いは何？Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？

2.恒星を分類するQ3. なんで色が違うの？Q4. 星の明るさってどういうこと？Q5. HR 図って何？Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？

3.恒星の一生Q7. 星はどうやって生まれたの？太陽は？Q8. 太陽はこれからどうなるの？

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【宇宙には何がある？】

天体とは・・・天体とは・・・

宇宙には、色々な種類の“天体”が存在する

恒星（太陽）・惑星・星雲・星団・銀河・星間物質、

衛星（月）など、宇宙に存在する物体の総称

1. 恒星とは

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【恒星とは】

• 太陽と同様、自ら熱と光を出し、天球上の相互の位置をほとんど変えない星 　（大辞泉より）

北斗七星（おおぐま座）

1. 恒星とは

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【惑星・衛星】

惑星：恒星（太陽）の周囲を主に恒星の重力の　　　　 影響を受けて公転し、自らは発光しない天体。

衛星衛星：惑星の周囲を惑星の重力の影響を受けて公転し、　　自ら発光しない天体。

1. 恒星とは

木星のガリレオ衛星月

Q1. 太陽と地球の違いは何？

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【太陽と恒星】

もし、我々が太陽からどんどん遠ざかって行ったら・・・

きっと、夜空に輝く星と同じように見えるはず

1. 恒星とは

きっと、地球に住む我々と同じように恒星を間近に見ている生命はいる！

Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？

A2. 太陽も夜空の星も、同じ恒星の仲間。太陽は、我々にものすごく近い場所にある。恒星の中では、太陽ってどんな恒星なの？

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1. 恒星とは

夜空に目で見える星の数・・・約６０００個

【宇宙に星はどのくらいある・・・】

我々の天の川銀河には・・・約２０００億個

宇宙全体には・・・約１０の 26 乗個（ 1 兆の 1 兆倍の 100 倍）

星の数ほど星はある！

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【 プレアデス星団（すばる） 】

【様々な星を眺める】1. 恒星とは

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【 アンドロメダ銀河の球状星団 】

【様々な星を眺める】1. 恒星とは

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【 惑星状星雲　 M2-9 】

1. 恒星とは【様々な星を眺める】

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【 渦巻銀河　 M ６３】

1. 恒星とは【様々な星を眺める】

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ケンタウルス座 α 星

【太陽に一番近い星は・・・】

約４．３ 光年

１光年～ 9 兆 5 千億 km ～ 6万 AU

【天文学で使う距離の単位】

光年光年

［太陽と地球の間の距離］

［光が一年かけて進む距離］

AU （天文単位）

１ AU ～ 1 億 5 千万 km

•光の速度でも 4 年以上かかる！

•太陽と地球の距離の 27 万倍

1. 恒星とは

地球 太陽

１ AU

２．恒星を分類する２．恒星を分類する

何を基準にして星を分類したら良いのでしょう？

ポイントは…1.我々が知ることのできるもの2.なるべくわかりやすい3.本質をとらえている

2. 恒星を分類する

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2. 恒星を分類する【基準１：星の温度〜色々な色〜】

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2. 恒星を分類する

青っぽい星ほど温度が高い！スピカ（Ｂ） プロキオン（Ｆ） ベテルギウス

（Ｍ）

【基準１：星の温度〜熱い星、熱くない星〜】

Q3. なんで色が違うの？

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【基準 1 ：星の温度〜スペクトル型〜】

★　　　

★　

　

★　

　

★

スペクトルを調べれるだけで、星の表面温度はわかる！

2. 恒星を分類する

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2. 恒星を分類する【基準１：星の温度〜熱い星、熱くない星〜】

O 　　　　 B 　　　　 A 　　　　Ｆ　　　　 G　　　　 K 　　　　 M

スペクトル型

各型それぞれ高温な方から 0 〜 9 と番号が振られる

G0 G1 G2 … G9

Oh Be A Fine Girl(Guy), Kiss Me!

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2. 恒星を分類する

実視等級（ m ）：見かけの明るさ

絶対等級（ M ）：本来の明るさ（星を同じ距離に置いたときの明るさ）

星の明るさは、等級で表す

【基準２：明るさ〜明るい星、暗い星〜】

絶対等級の求め方•見かけの明るさ（ m ）と星までの距離（ d ）を使って求める

•距離（ d ）の求め方：年周視差や変光星

星本来の明るさは何で決まっているのか？　〜星の大きさ（面積）と温度

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2. 恒星を分類する

絶対等級（本来の明る

さ）実視等級恒星恒星

-3.2 等級2 等級（４００光年）北極星北極星

-8.1 等級0 等級（８００光年）リゲルリゲル

1.4 等級-1.5 等級（８．６光年）シリウスシリウス

5 等級-27 等級（１億５千万 km ）

太陽

【基準２：明るさ〜明るい星、暗い星〜】

Q4. 星の明るさ（絶対等級）ってどういうこと？

A4. とりあえず、星の大きさと温度で決まる

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【「基準１：温度」と「基準２：明るさ」の関係】• 温度が高いと明るい？鉄を熱する…– はじめはぼんやり赤く光る。– 高温になると白っぽくて明るくなる。

• オリオン座を見ると？• リゲル（青い星）、ベテルギウス（赤い星）• どれも１等星よりも明るいが…

この二つの関係をグラフにしてみればよい！→ HR 図

http://www.ncsm.city.nagoya.jp/asw/radiation/

星本来の明るさは…星の大きさと温度に関係していたけど…いまいち…？？？

2. 恒星を分類する

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星の明るさ（絶対等

級）

スペクトル型

HR図をつくってみよう！

・データを図上にプロットして下さい・わからないことはスタッフにどうぞ

赤い青い

明るい

暗いB A F G K M

ワークシート

HR （ヘルツシュプルング・ラッセル）図：縦軸に絶対等級、横軸にスペクトル型（表面温度）をとった恒星の分布図

2. 恒星を分類する

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1.斜めの線に多くの星が分布• 低温の星（赤）は暗い• 高温の星（青）は明るい

2.右上のグループ• 温度は低いけど、明るい。

3.左下のグループ• 温度は高いけど、暗い。

明るい

暗い

赤い青い

【 HR 図から何が読み取れるか？】

• 同じ色の星なのに明るさが違う！• 星の構造に違いがありそうだ！

Q5. HR 図って何？A5. 色と明るさで、星を分類した図

2. 恒星を分類する

33 ．星の一生．星の一生

Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？

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【 星は永遠か？ 】

・太陽は水素の核融合で光る・太陽の質量は無限ではない

星にも寿命がある

・水素 95.1% ヘリウム 4.8%・ 1,900,000,000,000,000,000,000,000,000,000kg

3. 　恒星の一生

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3. 　恒星の一生 【星が生まれるとき＠オリオン座】　

オリオン大星雲可視光 電波（分子雲の分布）

星は、星間ガスが集まった星雲（分子雲）から生まれる！

馬頭星雲

オリオン大星雲

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3. 　恒星の一生 【星の誕生＠オリオン大星雲】

可視光 赤外線

トラペジウム（台形）：４重星

http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

Q7. 星はどうやって生まれたの？

A7. 星間ガスの密度が高くなった領域（分子雲）が重力収縮して生まれた。

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プレアデス星団（すばる）

【生まれたばかりの星の集団】3. 　恒星の一生

http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

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核融合反応（水素→ヘリウム）

中心部で発生したエネルギーは表面まで伝わり、星が輝く。

星の内部圧と重力が釣合う→安定した状態

星の一生のほとんど 太陽もこの状態

3. 　恒星の一生 【主系列星～星の活動期～】

主系列星の中での違いは？

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【主系列星の仲間の違いは？】

明るくて青い（高温）星

暗くて赤い（低温）星

→→重さの違い重さの違い

青い 赤い

明るい

暗い

1.多くのガスから、大きくて重い星が形成2.中心温度が高くなり、多量のエネルギー3.表面は高温（青）で、明るく光る

1.少ないガスから、小さくて軽い星が形成2.中心温度が低く、少量のエネルギー3.表面は低温（赤）で、暗く光る

3. 　恒星の一生

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ベテルギウス

アンタレス ベテルギウス

4. 　恒星の一生 【赤色巨星～星の老齢期～】

中心にヘリウムがたまる 中心部は冷えて縮む→温度上昇

水素の外層部は膨らむ→表面温度が低い赤い星

ヘリウムの核反応

He H

ヘリウム核と水素の 2層構造

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【 HR 図で赤色巨星を確認しましょう】

青い 赤い

明るい

暗い

1.星は膨らんだので大きい（明るさの要因）

2.膨らんだ分、表面温度は下がる（赤）→温度が低くて明るい星ができる

太陽

3. 　恒星の一生

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・白色矮星へ進化

太陽程度の星

太陽よりも重い星

・超新星爆発を経て　中性子星やブラックホールへ

【進化の分かれ道】3. 　恒星の一生

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【惑星状星雲と白色矮星】3. 　恒星の一生

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【太陽程度の星：惑星状星雲と白色矮星】赤色巨星の外層は離れていき惑星状星雲となる

砂時計星雲

白色矮星（ white dwarf ） ヘリウムの核反応で核反応はストップ

中心部は重力収縮→太陽程度の質量の星が地球ぐらいの大きさ

電子の縮退圧 徐々に冷えていく 太陽の未来

http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

Q８ . 太陽はこれからどうなるの？

3. 　恒星の一生

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【 HR 図で白色矮星を確認しましょう】

青い 赤い

明るい

暗い

1.赤色巨星の核が重力収縮して小さい（暗さの要因）星が残る

2.重力収縮したので、高温（白）

→温度が高くて暗い星ができる

3. 　恒星の一生

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【太陽より重たい星：超新星爆発と中性子星、ブラックホール】

3. 　恒星の一生

鉄まで核反応が進んで止まる 中心部は重力収縮

中性子星を形成→収縮がとまる

収縮が止まらない（重力崩壊）→ブラックホール

周囲を吹き飛ばす→超新星爆発

大マゼラン星雲の SN1987A爆発から７年後の姿

http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

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【発見 20 周年 今なお天文学者を引きつける超新星 1987A 】

3. 　恒星の一生

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3. 　恒星の一生 【中性子星（パルサー）】

超新星残骸：かに星雲（ M1 ）

QuickTimeý DzYUV420 ÉRÅ[ÉfÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ

ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ ÇÅB

パルサーは、パルス状の可視光線、電波、 X線を発生する超新星爆発後に残った中性子星がパルサーの正体

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3. 　恒星の一生 【ブラックホール】

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【【星の一生のまとめ星の一生のまとめ】】

星間ガス

原始星→主系列星

巨星

超新星爆発中性子星ブラックホール 静かな質量放出

白色矮星

3. 　恒星の一生

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最後に…Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？

A6. • 夜空にバラバラにあった色々な星を

「星の進化」に沿って整理したのがHR 図　例えば、同じ赤い星でも

• 明るい→赤色巨星（老齢期）• 暗い→主系列の小さな星

　とわかる。• 調べたい星を HR 図上に載せれば、　　「どの星の仲間なのか」　　「これからどう進化するのか」　が簡単にわかるようになった。

3. 　恒星の一生

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まとめ〜本日のテーマ〜1.恒星とは

Q1. 太陽と地球の違いは何？Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？

2.恒星を分類するQ3. なんで色が違うの？Q4. 星の明るさってどういうこと？Q5. HR 図って何？Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？

3.恒星の一生Q7. 星はどうやって生まれたの？太陽は？Q8. 太陽はこれからどうなるの？