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。

太陽よりも低温なK型星 しかし大きさは様々であり...

 今回はK型星について書いて行きたいと思う。

目次

1. K型星

1.1 K型星とは

 K型星とはスペクトル型がKの恒星である。恒星のスペクトル型は7通りに分けられ、表面温度が高い順からO, B, A, F, G, K, Mの順になっているため、K型は2番目に表面温度の低い恒星である。

 そして、K型星は太陽よりも表面温度が低く、表面温度は3,800~5,200 K程度であり、表面温度が低い関係から橙色の恒星として観測される。

 また、K型星は他の恒星と同じように太陽のように中心核で水素核融合を行っている主系列星と主系列星から外れた巨大な巨星に分けられ、表面温度こそ似ているものの絶対等級は格段に違う。例えば地球から見て最も明るいK型恒星であるアルクトゥルスの絶対等級はマイナス0.30等と明るめであるがK型主系列星であるリギル・ケンタウルスBの絶対等級は5.70等とかなり暗く、アルクトゥルスの250分の1程度の明るさしかない。

 このようにK型星は巨星と主系列星では全くの別物と言っても過言では無く、K型主系列星は太陽よりも暗い恒星であるため、地球からみて明るいものは極めて距離の近いリギル・ケンタウルスB程度しかない。

 しかし、K型巨星は絶対等級が比較的強いので地球から見ても明るい恒星が多く、最も明るいK型星であるアルクトゥルスは0等星、次に明るいアルデバランは1等星として観測される。

 では、ここからは地球から見て明るいK型星について書いて行きたいと思う。

1.2 地球から見て明るいK型星

 地球から見て1等星以上の明るさを有するK型星は4つあり、その内リギル・ケンタウルスB以外は伴星では無く主星である。

 地球から見て明るいK型星は明るい順にアルクトゥルス(マイナス0.04等), アルデバラン(0.85等), ポルックス(1.14等), そしてリギル・ケンタウルスB(1.33等)となっている。

 この内、リギル・ケンタウルスBはマイナス0.01等であるリギル・ケンタウルスAの伴星であるため、恒星系全体で見るとマイナス0.27等星として観測され、全天で3番目に明るい恒星となるが単体で見てみるとAはアルクトゥルスよりも若干暗くベガよりも若干明るい程度となり、Bはレグルスよりもかろうじで明るい程度である。

 また、リギル・ケンタウルスBは主系列星であるが他の3つの恒星は巨星となっており、絶対等級はリギル・ケンタウルスBとは比較にならないほど明るいがポルックスはまだ完全な巨星となっていないため、アルクトゥルスやアルデバランと比較すると暗めとなっている。

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 地球から見て明るいK型星の大きさは上図のようになっており、アルクトゥルスとアルデバランの大きさが非常に大きいことが分かる。特にアルデバランは100光年以内の恒星の中ではガクルックス(南十字座γ星, M型巨星)に次いで二番目に大きく、可視光だけの絶対等級ではアルクトゥルスが最も明るい恒星である。

 そして、アルクトゥルスも非常に巨大な直径を有しており、体積は太陽の1万倍以上もあり、明るさも太陽の100倍以上もあるが意外にも質量は小さく、太陽の1.1倍程度にしかすぎない。これはアルクトゥルスの元々の姿が太陽と大差のない主系列星だったからであり、質量の小さな主系列星は巨星化すると表面温度があまり下がらないのに対して直径が大きく増すことで光度も大きく増すからである。

 そのため、アルクトゥルスは元々の恒星の原型を留めないほど強大な恒星となり、太陽も63億年後に巨星化すると考えられいるため、太陽もアルクトゥルスのような恒星になると考えられている。

 ここまでは太陽系から見て明るい恒星について書いてきたが次章ではK型星を紹介していきたいと思う。

2. 様々なK型星

2.1 主系列星

 K型主系列星は質量の小さな主系列星であり、巨星と違い広大な表面積を有していないため非常に暗い。そのため、地球から見て明るいK型恒星は極端に距離の近いリギル・ケンタウルスB程度しか無く、その次に明るいK型主系列星の明るさはわずか3.73等にしかすぎない。

 そのK型主系列星とはエリダヌス座ε星であり、この恒星は肉眼で見える恒星の中ではリギル・ケンタウルス, シリウスに次いで近い恒星であり、プロキオンよりも近いものの天文ファン以外では聞いたことの無い恒星である。エリダヌス座ε星は地球からの距離が10.48光年と非常に近く、この距離は100兆㎞も離れていないほどであるが絶対等級が6.20等と非常に小さいため、地球から見た明るさは3等星にさえ入っていないほどである。

 そして、その次に近いK型星は白鳥座61番星の連星系であるがこの恒星系の恒星は両方ともエリダヌス座ε星よりもはるかに暗く、両方の恒星を合わせてもエリダヌス座ε星の明るさに及ばないほどである。更に白鳥座61番星の伴星は肉眼で見える恒星の中では最も絶対等級の暗い恒星であり、その絶対等級は8.31等と太陽の4.06%にしかすぎない。

 このようにK型主系列星は非常に暗い恒星であり、夜空で輝いている恒星の中では最も暗い部類に入る(その次に暗い恒星は太陽のようなG型主系列星)。しかし、K型主系列星は銀河系には数多く含まれており、全主系列星の内13%の恒星がK型主系列星と言われている。更にK型主系列星は太陽のようなG型主系列星と比較すると寿命が長く、長い期間において主系列星でいられるため、生命探査においては最も重要な恒星と言われている。

 また、K型主系列星よりも暗い恒星にはM型主系列星があり、これらの恒星は銀河系で最も暗い恒星であるが実は銀河系の全恒星の半分はおろか76%もの割合を占めているため、実はK型主系列星は最も暗いものでも上位24%に入っているほどである。

 ついでに太陽のようなG型主系列星は更に上位にいるため、太陽程度の明るさの恒星でも全恒星の中では上位5%に入っているほどである。

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 ちなみにM型主系列星で地球から見える恒星は一つも無い

 また、地球から近いK型主系列星は以下の通りになっている。

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2.2 巨星

 K型巨星はK型主系列星とは違い広大な表面積を有しているため、絶対等級はかなり強く、完全に巨星と化したものは絶対等級がマイナス0.3~マイナス1.5等程度とかなり明るい。

 K型巨星にはポルックスのように途中段階の恒星もあり、これらの恒星は完全なものと比較するとそこまで明るく無いため、今回は完全なK型巨星について書いて行きたいと思う。

 完全なK型巨星にはアルクトゥルス(うしかい座), アルデバラン(おうし座)の他りゅう座のエルタニン(Eltanin), しし座のアルギエバ(Algieba), とも座のハディル(Hadir), うさぎ座のサシン(Sasin)などがあり、これらの恒星の質量は最大でも太陽の2倍程度しかない。

 そのため、これらの恒星の元の姿はG~A型の主系列星であり、主系列星時代の明るさは今とは比較にならないほど暗かったが巨星化することで明るくなり、現在は地球からの距離が比較的離れているが3等星以内の恒星として見えるようになった。

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 ちなみにエルタニンは将来、地球から28光年まで接近し、その時の明るさは現在のシリウスと同等となり、全天で最も明るい恒星として見えるようになる。

2.3 輝巨星

 輝巨星は巨星よりも明るいが超巨星よりも暗い恒星のことを指し、K型星では可視光絶対等級がマイナス1.5~マイナス3.5等程度、質量が太陽の3~7倍程度の恒星がここに当てはまる。

 日本から見えるK型輝巨星で最も明るい恒星はうみへび座のアルファード(Alphard)であり、この恒星は北極星と同じ程度の明るさで見える。そして、アルファードはアルクトゥルスやアルデバランと比較すると格段に明るい恒星であり、質量も太陽の3倍程度もあるため、巨星と比較すると主系列星時代も明るい恒星であったことが伺える。

 しかし、これでも輝巨星の中では暗いほうであり、輝巨星で最も明るい部類に入る亜南の三角座のアトリア(Atria)の絶対等級は可視光だけでマイナス3.5等、質量は太陽の7倍にも及び、地球から見た明るさも1.91等と明るめである(ちなみにアトリアは日本からは見えない)。

 そして、他にはわし座のタラゼド(Tarazed), ぎょしゃ座のサダトニ(Sadatoni), アンドロメダ座のアルマク(Almach), ヘルクレス座のフダイル(Fudail)などが比較的明るく、これらの恒星の絶対等級は巨星と比較するとかなり明るく、質量も大きいがこれでも超新星爆発を起こせるほどの質量は有していない。

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2.4 超巨星

 K型超巨星はK型輝巨星よりも更に明るい恒星であり、絶対等級もマイナス3.5等よりも明るく、質量も7倍以上の強大な恒星である。そのため、これらの恒星は主系列星時代からかなり明るく、更にその明るい恒星が巨星化したため非常に広大な表面積と絶対等級を有するようになった。

 そして、K型超巨星はいずれの恒星も地球からは500光年以上も離れており、最も近く、そして最も地球から見て明るいほ座のアル・スハイル・アル・ワズン(Al Suhail Al Wazn)は地球からの距離が545光年, 地球からの明るさが2.23等なので絶対等級はマイナス3.88等と北極星よりも明るい。

 他のK型主系列星で地球から見て明るいものにはぺガスス座のエニフ(Enif)があり、この恒星はアル・スハイル・アル・ワズンと同じく2等星のK型主系列星である。エニフは地球からの明るさこそアル・スハイル・アル・ワズンよりも暗いものの距離が遠いため絶対等級はこちらのほうが強く、マイナス4.24等と非常に明るい。

 次いで明るいK型主系列星はとも座のアハディ(Ahadi)であり、この恒星はエニフと非常によく似た恒星である。しかし、地球からの距離がエニフよりも更に遠いため、2等星では無く3等星として観測される。

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 K型超巨星はいずれも地球から遠いものの絶対等級は強いため、比較的明るく見える。しかし、M型超巨星にはベテルギウスやアンタレスと言った明るく有名な恒星があり、これらの恒星とは違い1等星では無いためK型超巨星の知名度はM型超巨星と比較するとかなり低めである。しかも絶対等級もベテルギウスなどと比較すると暗めであり、なによりもまだ一段階残しているため、超新星爆発を今すぐ起こしてもおかしくないM型超巨星と比較すると何とも物足りない感じはする。

 けれどもこれらの恒星は質量が重いため、遠くない将来M型超巨星となり、超新星爆発を起こすと考えられる。

 このようにK型星は意外に数は多く、巨星と主系列星に大きな差がある恒星であることが分かる。

 

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