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。

1000光年以内の明るい恒星

 

 今回は1,000光年以内の明るい恒星について書いて行きたいと思う。

目次

1. 明るい恒星

1.1 明るい恒星の例

 地球から見て最も明るい恒星はシリウスであり、その明るさはマイナス1.47等と他の恒星を圧倒的に凌いでいる。そして、シリウスに次いで明るい恒星はベガではなくカノープスであり、マイナス0.72等とシリウスの半分程度だがベガの倍の明るさで輝いている。

 そして、カノープスの次はリギル・ケンタウルスのマイナス0.27等、次いで明るいのがアルクトゥルスのマイナス0.04等であり、その次にようやくベガの0.03等が出てくるほどである。

 その後はカペラ, リゲル, プロキオンの順に続き、これらの恒星が地球から見て最も明るい恒星となるが実はこの中で本当に明るい恒星は2つしか無く、他の6つの恒星は地球からの距離が50光年も離れておらず、単純に近いから明るいだけに過ぎない。

 そのため、8つの恒星の内6つの恒星は数百光年先から観測すると観測が出来ない、またはほぼ見えないかのどちらかになり、代わりに地球から見ても大して明るくなかった恒星が明るく見えるようになる。

 しかし、8つの恒星の内6つの恒星は地球からの距離が遠いため、実際の明るさも明るい。そのため、これらの恒星は数百光年先から見ても明るい恒星のままであり、このような恒星は非常にまれであるが元の明るさが極端に明るいため、肉眼で見える恒星の中には意外なほど多く含まれている。

1.2 実際に明るい恒星

 8恒星は地球から見ると非常に明るいがその内6つは大して明るくない恒星が地球から近いために明るく見えるに過ぎない。そして、距離が2倍遠くなると明るさは4分の1となるため、仮に地球からの距離が300光年の恒星を30光年先まで近づけると明るさは100倍になり、等級で言うと5等級も明るくなる。

 では、8恒星を100, 300, 500, 1000光年先から見た明るさについて書いて行きたいと思う。

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 シリウスは地球から見るとマイナス1.47等と非常に明るく見えるが100光年先からだと3.86等星程度とかなり暗くなり、340光年程度離れるともはや肉眼では観測できなくなる。その一方でカノープスは地球から見るとシリウスの半分程度の明るさであるが100光年先から見るとマイナス3.17等と今の明るさはおろか地球から見たシリウスの明るさをも驚愕し、1000光年先から見ても北極星よりも明るく見える。

 その理由は先ほども書いたように地球からの距離が関係しており、シリウスは地球からは8.6光年程度と非常に近距離にあるがカノープスは309光年も離れているからであり、仮にシリウスがカノープスと同じ位置にあると現在の1,291分の1にまで明るさが減少することになる。そのようになるとシリウスはギリギリ見える程度の明るさとなり、反対にカノープスがシリウスの位置に来ると現在の1,291倍もの明るさとなり、その明るさはマイナス8.50等にも及ぶ。

 このように地球から見て遠くても明るい恒星は近くに来ると段違いに明るくなり、カノープスとリゲルはこの極端に明るい恒星に分類される。反対に残りの恒星は地球からの距離が近いだけであり、遠くなると非常に暗い恒星になってしまう。

 そのため、数百光年離れている恒星でそこそこな明るさのものは近辺に持ってくると非常に明るくなり、恒星は明るいものは極端に明るいため、多少の距離では暗くはならない。

1.3 明るい恒星になるには

 ここからは明るい恒星の特徴について書いて行きたいと思う。明るい恒星は太陽の数千数万倍もの光度を持っているがこれほどの明るさを有する恒星はどのような恒星なのだろうか?

 このような恒星は直径が極めて大きい、または表面温度が高いものとなっており、直径が大きいと表面積が二乗に比例して大きくなり、表面積は光を放つ面積であるためお広ければ広いほど明るくなる。また、表面温度が高いと可視光の割合は小さくなるが単位面積当たりの光度が格段に大きくなるため、結果として明るい恒星となる。

 そのような恒星になるには以下の様になればよい

  • 質量が大きい
  • 高齢化して(超, 輝)巨星化する

 質量が大きい恒星は主系列星(太陽のように若くて中心で水素核融合を起こしている恒星)時代の直径が大きくなり、更に表面温度も高くなるため、結果として明るくなる。

 そして、恒星が高齢化すると表面温度こそ下がるものの直径が主系列星時代と比較すると格段に大きくなり、更に表面温度が下がるため可視光の割合が大きくなる。このようになると質量が小さい恒星の場合は直径が大きくなるため、光度は格段に増し、質量の大きい恒星の場合でも可視光の割合が大きくなるため、可視光の絶対等級は増すようになる。

 しかし、元々の質量が小さい場合は大質量星並に明るくなることはできないため、超巨星となるにはやはり大きな質量が必要なのである。

2. 1,000光年以内で明るい恒星

 ここからは1,000光年以内で明るい恒星について書いて行きたいと思う。1,000光年ともなると非常に遠い距離であるため、絶対等級がマイナス3等もあったとしても1,000光年先から見ると4.43等の暗い恒星に過ぎなくなる。

 しかし、恒星の中には1,000光年離れていても1等星以上の明るさで見ることが出来る恒星もあり、1,000光年以内の恒星の中ではリゲルただ一つが1,000光年離れていても1等星以上の恒星として観測が可能である。

 そのため、1,000光年以内で最も明るい恒星はリゲルとなり、リゲルは5,000光年以内の恒星の中でも3番目に明るい恒星である。

 そして、リゲル以外にも明るい恒星は数多く存在しており、カノープス, ベテルギウス, アンタレス等の超巨星が明るい恒星の代表例となっている。また、前回1,000光年以内で最も明るい恒星について紹介したことがあるため、今回は上位13位の恒星をより詳しく書いて行きたいと思う。

 1,000光年以内で明るい恒星のランキングは以下の様になっている。

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 恒星の明るさの順位は上表のようになっており、総合的に見ても地球からの距離が遠い恒星が多い。そして、驚くべきことにその中で最も遠い恒星はリゲルであり、リゲルは遠くにあるにもかかわらず絶対等級が群抜きで強いため地球からも明るく見えるのである。

 その次に遠い恒星は旧アルゴ座であるとも座の恒星であるアハディであり、この恒星は3等星と少し暗めの恒星である。そして、アハディはアンタレスやベテルギウスのように高齢の赤色超巨星であるがアンタレスほどは高齢化しておらず、スペクトル型もM型に次いで低温なK型となっている。この恒星は下にあるペガスス座のエニフに似た姿をした恒星であり、エニフもアンタレスほどでは無いが非常に高齢化した恒星であり、超新星爆発がせまっている。

 また、最も近い恒星はカノープスであるがカノープスはこの表の中では2番目に明るい恒星であり、裏を返すとリゲルが来るまでは500光年以上も最上位に君臨していたこととなる。つまり、カノープスは非常に明るい恒星であるにもかかわらず距離が(この中では)近いため、地球から2番目に明るく見えるほどである。

 そして、明るい恒星の形態について着目してみると超巨星がマジョリティを多く占めているが超巨星以外にも多くの恒星があり、シャウラは準巨星であるにもかかわらず非常に明るく、最も明るい2等星の一つになっている。

 また、ハダルやアヴィオールは巨星であるがハダルは超巨星急に明るい巨星、アヴィオールは巨星であるものの形態としてはアハディやエニフに酷似した恒星であるため、何故超巨星では無いかが疑問がわくような恒星である。ちなみにアヴィオールとアスピディスケは十字星の恒星であり、本物の十字の恒星で最も明るいものはエニフの次に来るアクルックスである。

 そして、余談ではあるが主系列星はこの中には入っておらず、相対的に見て最も若い恒星はシャウラである。

 このように1,000光年以内で最も明るい恒星は絶対等級もマイナス4等を超えるものばかりであり、残念ながら北極星の順位はこれよりも結構低いものとなっている。

 以上、1,000光年以内の明るい恒星についてでした。