DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

高温で明るい恒星B型星 実は明るい恒星での割合はかなり多い

  今回はB型星について書いて行きたいと思う。、

目次

1. B型星とは

1.1 恒星の色

 恒星は太陽と同じように核融合反応で輝いており、その質量は非常に大きい。どれほど大きいかと言うと地球の最低でも地球の318倍の質量を有する木星の更に75倍は無いと恒星にはなれなく、その質量は地球の23,850倍にも及ぶ。そして、この莫大な質量は天体の中心部に極めて大きな圧力をかけるようになり、その結果、軽水素による核融合反応を維持できるようになる。この軽水素による核融合は恒星において非常に重要なものであり、恒星の核融合の中では最も起こりやすいため大半の恒星はこの軽水素による核融合によって輝くのである(実を言うと重水素の核融合は木星の13倍以上の質量でも起こるが重水素は存在比が非常に小さいため、長期間維持は不可能である)。

 そして、恒星の質量が増えれば増えるほど中心部の温度と圧力は大きくなるので単位時間当たりの核融合量は増え、光度が増すと同時に表面温度も高くなる。例えば太陽の0.1倍しか無い恒星の表面温度は3,000 K程度と太陽の半分程度しか無いが太陽の2倍で10,000 K弱、そして、太陽の8倍程度で22,000 K程度に達する。

 この表面温度の高さは恒星の色に大きく関係し、表面温度の低い恒星の表面温度は低く、低温の赤色に見えるが表面温度の高い恒星は高温の青色に見えるようになる。そのため、質量の大きな恒星ほど青色に見えるようになり、反対に質量の小さな恒星は赤色に見えるようになる。そして、太陽の表面温度は5,800 K程度と大して高くは無いが低くも無いため黄色に見えると言われている。

 しかし、恒星の表面温度は恒星の質量だけに比例するわけでは無く、年齢にも大きく関係しており、高齢の恒星は中心部の水素が枯渇すると核融合の範囲が外側に移り、この反応が起きると恒星の直径は大きく膨れ上がるようになる。このことを巨星化と呼び、巨星化が起こると質量の小さな恒星は大きく光度が増すようになるが表面温度は反対に下がるようになり、主系列星(太陽のような中心核で水素核融合を起こしている若い恒星)時代と比較すると表面温度が低くなる。

 そのため、巨星は主系列星と比較すると光度は増してはいるものの表面温度は低く、スペクトル型がK型(表面温度が二番目に低いスペクトル型)のアルクトゥルスやアルデバランは元々はF型, 及びA型であった主系列星の末期の姿である(FはKよりも二段階表面温度が高くAは三段階高い)。

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 上図はK型星の生成過程について書いたものであるが上は元々K型星として生まれた太陽の0.7倍の質量しか持たない恒星であるが下は太陽の1.6倍の質量を有するA型主系列星が高齢化し、K型の巨星と化したものであるため、同じK型恒星であっても中の構造や直径, 質量,密度は大きく異なるのである。

1.2 B型星の位置づけ

 ここからはB型星について書いて行きたいと思う。B型星は恒星のスペクトル型の中で二番目に表面温度が高く、表面温度が高い順に並べるとO, B, A, F, G, K, Mとなっている。太陽のスペクトル型はG型であるため、B型恒星は太陽と比較するとかなり高温であり、表面温度で見ると10,000~30,000 Kの間に収まっている。

 そして、これよりも表面温度が高い恒星はO型星と呼ばれており、B型星と比較すると数は極めて少なく、2,000億個の恒星を有する銀河系の中でも2万個程度しかないと言われている。以下にO型星に関する記事を載せておく。

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 また、当然ではあるがB型星にも若い主系列星もあれば高齢の巨星もあり、これらの恒星については次章で書いて行きたいと思う。

2. 主なB型恒星

2.1 遠くても明るいB型星

 地球から見て最も明るいB型星はしし座のレグルスであり、この恒星は地球から79.3光年離れている。地球から最も近いM型星はプロキシマ・ケンタウリの4.24光年, K型星はリギル・ケンタウルスBの4.37光年, G型星は太陽の1.496億キロメートル, F型星はプロキオンの11.4光年、そしてA型星はシリウスの8.6光年であることを考えるとB型星がいかに遠いかが分かる。

 そして、100光年以内にはB型星はレグルスを含め3個しか存在せず、B型星の数は大変少ない。実際にB型星の割合は1,000分の1程度とも言われており、この理由はB型星になるには太陽の3倍程度の質量が必要だからであり、これ以上の質量の恒星を有するものが大変貴重だからである。

 しかし、B型星は元々の明るさが明るく、巨星化したものは更に高度を増すため遠くに位置していてもそれなりに目立つ。そのため、夜空で輝いている(肉眼で見える)恒星はB型星の割合が比較的多く、B型星は肉眼で見える恒星の中ではかなり大きなマジョリティーを占めている。例えば全天で最も明るい21恒星中のB型星の数は7個もあり、B型星の割合は全スペクトル型の中では最も多い。ちなみに他の恒星のスペクトル型はM型が2つ、K型が3つ、G型が2つ、F型が2つ、A型が5つであり、O型星は1つも無い(ここでは主星のスペクトル型を示しており、例え単体で1等星でも伴星は含んでいない)。

 O型星が含まれていない理由はO型星は明るさこそ非常に強いが割合がB型星とは比較にならないほど少なく、最も近いO型星でさえ370光年も離れている上にこの恒星は本来の明るさで見えていないからである。

2.2 地球から見て明るいB型星

 ここまではB型星の数と明るさについて書いてきたがここからは地球から見て明るいB型星について書いて行きたいと思う。

 地球から最も近いB型星はしし座のレグルス(Regulus)で地球からは79.3光年離れている。レグルスは地球から見た明るさは1.35等であり、この明るさは1等星の中では最も暗いもののギリギリの明るさでは無いため、比較的目立つ恒星となっている。

 そして、地球から見て最も明るいB型星はリゲルであり、この恒星はご存知の通り絶対等級が極めて強い超巨星であり、地球からの距離は863光年も離れている。

 では、地球から見える主なB型星を示していきたいと思う。

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 最も明るいB型星はリゲルであるがその次に明るいB型星はエリダヌス座のアケルナルである。この恒星は地球からの距離が139光年ほど離れた非常に自転の速い恒星であり、主系列星ながら強力な絶対等級を有している。そのため、全天で10番目に明るい恒星であるが東京からだと南過ぎて観測することができず、知名度は明るさの割には低い。そして、アケルナル以外にもハダルやアクルックス、ベクルックスもかなり南寄りの恒星であるため、東京からだと観測できず、結局のところB型星の中で東京から観測が可能なものは7個中3個しか存在せず、半分以上のB型星は観測が出来ないのである。

 しかし、1等星では無いがアダーラやシャウラは1等星にかなり近い明るさを有する恒星でこれらの恒星は東京からでも観測が可能であり、更にアダーラは限りなく1等星に近い恒星である。

 また、恒星のスペクトル型はまちまちであり、巨星や準巨星の割合が大きく、巨星以降では超巨星>輝巨星>巨星の順に明るさが大きくなる傾向があるが必ずしもそうなるわけでは無く、輝巨星であるアダーラよりも巨星であるハダルのほうが絶対等級は明るい。

 このように明るいB型星は南に位置しているものが多く、東京からだと観測は不可能であるが2等星にもB型星は多いため、やはりB型星は夜空の主役と言える。

 以上、B型星についてでした。

 

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