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。

太陽と同じスペクトル型の恒星 G型星

 今回はG型星について書いて行きたいと思う。

目次

1. G型星

1.1 G型星とは

 G型星とは表面温度が5,200~6,000 K程度の恒星のことであり、全スペクトル型の中では3番目に表面温度が低い。そして、太陽はG型星に含まれているのでG型星は唯一その詳細がはっきりとわかっていると同時に至近距離で見ることのできる唯一の恒星となっている。

 また、太陽以外にも明るいG型星はあり、太陽から一番近いリギル・ケンタウルスの主星とカペラが明るいG型星である。しかし、これ以降は全くと言ってもいいほど明るいG型星は現れず、実を言うと2等星には一切G型星は無く、カペラの次に明るいG型星は3等星であるからす座β星である。

 そのため、G型星は太陽が含まれているものの地球から見て明るいものは非常に少なく、ここまで明るい恒星が少ないスペクトル型の恒星は数自体が少なく、1等星以上の明るさの恒星が一切含まれていないO型星ぐらいである。

 つまり、G型星はメジャーな恒星のように見え、全体的に見るとかなりマイナーである。けれども太陽を含んでいるため、やはり重要な天体であることには変わりは無く、生命探査もG型主系列星を中心に行われているほどである(他には寿命がより長いK型主系列星にも関心が及んでいる)。

 そして、G型星にも他のスペクトル型と同様に主系列星から超巨星まで幅広く存在しており、特に最も明るいG型星であるカシオペア座ρ星は肉眼で見える恒星の中では絶対等級は2番目に明るく、絶対等級がマイナス8.25等もあるほどである。

1.2 明るいG型星

 地球から見て明るいG型星は太陽, リギル・ケンタウルスA, カペラA,Bの4恒星があり、その内カペラは連星系をなしている。そして、これらの恒星は太陽は勿論のことリギル・ケンタウルスAは太陽から最も近い恒星であり(正確にはリギル・ケンタウルスCが一番近い)、地球からの距離が近めのカペラでさえ遠くの恒星に見えるほどである。

 これらの恒星の内、太陽とリギル・ケンタウルスAは中心核で水素核融合を行っている若い恒星である主系列星であり、リギル・ケンタウルスAのほうが太陽よりも1.5倍程度明るい。

 その一方でカペラはまだ途中段階と言えども巨星の段階に入っており、太陽やリギル・ケンタウルスAよりも明るく、今後は更に膨張をすることで光度を増していくと考えられている。

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 太陽やリギル・ケンタウルスは主系列星であるため、直径は小さいが巨星であるカペラは直径が大きく、それぞれ太陽の12倍(A), 9倍(B)程度ある。そして、カペラAのほうが相対的に見ると高齢であるため、表面温度が低くなっており、K型星(G型星よりも一段階表面温度の低い恒星)との境目程度にいる。その一方でカペラBはAほど高齢化していないため、表面温度は太陽ぐらいあり、直径もAよりかは小さい。

 また、カペラはまだ途中段階の巨星であるため、カペラの質量の半分も無いが完全な巨星であるアルクトゥルスよりも直径も絶対等級も小さいものの、今後カペラがアルクトゥルスのような完全な巨星になるとアルクトゥルスよりも明るくなり、直径も大きくなると考えられている。

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 地球から見て明るいG型星は全体的に見ると非常に近い恒星ばかりであり、地球からの距離が42.8光年と近いカペラでさえかなり遠くの恒星のように見える。そして、仮にカペラがリギル・ケンタウルスの位置にあるとシリウスを軽々と超える明るさになり、太陽の位置に置くと地球が灼熱地獄となり、土星の手前当たりがちょうどよい環境となる(連星の両方を持っていくと土星でさえ熱くなるが)。

2. 様々なG型星

2.1 主系列星

 G型主系列星は中心核で水素の核融合が起こっているスペクトル型がGの恒星のことであり、太陽もこのG型星に含まれている。そして、G型主系列星は全主系列星中で8パーセントの割合を占めている。そして、G型主系列星よりも下位のM, K型主系列星は全体の89%なのでG型主系列星は最も暗いものでも上位11%に入っており、最も明るいものだと上位3%に入っている計算となる。

 つまり、G型主系列星はかなり明るい恒星であることが分かり、その中でも太陽は明るい部類に入っているため太陽は全体的に見ると相当明るい部類に入る。

 しかし、これはあくまで1光年先からでさえ見えないような恒星も含んだデータであるため、肉眼で見ることのできる恒星の中ではG型主系列星はK型主系列星に次いで暗い恒星であり、実際に太陽も肉眼で観測可能な恒星の中では最も暗い部類に入る。

 このようにG型主系列星は全体の中では明るいほうであるが肉眼で観測できる恒星の中では最も暗く、地球から見て明るいG型主系列星は太陽, リギル・ケンタウルスAぐらいであり、かろうじでくじら座τ星が明るい恒星として見なされる程度である。

 そして、地球に近いG型主系列星には太陽, リギル・ケンタウルスA, くじら座τ星, りゅう座σ星, カシオペア座η星Aがあり、これらの恒星は地球から20光年以内にある恒星ばかりである。

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 これらの恒星の絶対等級は4~6等程度であり、太陽はこの中では比較的明るい部類に入っている。そして、この中で最も明るい恒星は意外にもリギル・ケンタウルスAであり、リギル・ケンタウルスAはG型よりもひとつ上位であるF型主系列星に近い恒星であり、太陽も一つ下位であるK型よりもF型に近い。

 しかし、くじら座τ星やりゅう座σ星はG型星の中では暗いほうであり、K型主系列星に近い恒星である。それどころかリギル・ケンタウルスBの絶対等級は5.70等とくじら座τ星と同じぐらいであるため、これぐらいの明るさだとK型とG型が混在している形となっている。

 ちなみに生命体に適した恒星は太陽と同じG型主系列星のようにも思われているが太陽は生命体にとっては絶対等級が明るめな恒星として見なされているため、表面温度の低いG型主系列星から表面温度の高いK型主系列星のほうが適していると言われている。そのため、太陽よりかはリギル・ケンタウルスB, くじら座τ星, へびつかい座70番星の様に太陽の半分程度の明るさの恒星のほうが生命体にとっては良いとも言える。

2.2 巨星

 G型巨星は元々質量の大きかった主系列星が老齢化することで生じた恒星であり、G型主系列星と比較すると格段に明るくなっている。そして、G型巨星にはカペラ以外にはからす座β星やヘルクレス座β星, うさぎ座β星などが比較的明るく、これらの恒星は3等星として観測される。

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 これらの恒星の絶対等級は極端には強くないがG型主系列星と比較するとかなり強く、下3つの恒星の絶対等級は太陽の100倍以上もある。そして、これらの恒星は今後、表面温度がさらに下がっていき、絶対等級は今以上に強くなると考えられる。

2.3 輝巨星

 G型輝巨星は巨星と比較すると格段に明るいが超巨星と比較すると暗めである。そして、G型輝巨星にはりゅう座β星などがあり、りゅう座β星はりゅう座の中で二番目に明るい恒星である。

 りゅう座β星は地球からの距離が380.1光年と比較的離れており、それだけの距離を有しているものの地球からの明るさは2.79等とヘルクレス座β星と同じぐらいである。そのため、りゅう座β星の絶対等級はマイナス2.54等とかなり明るめであり、この明るさは太陽の900倍近くにも及ぶ。

 また、りゅう座β星は太陽よりも表面温度が若干低い恒星であるが太陽の40倍もの直径を有しているため、太陽と比較するとかなり明るい。

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 左の小さい球は太陽、真ん中の球はカペラA、そして右の巨大な球はりゅう座β星である。りゅう座β星は太陽の40倍の直径(5,568万㎞)もあるため、太陽よりも若干表面温度が低くても非常に明るく、遠くに位置していても比較的明るく見える。

2.4 G型超巨星

 G型超巨星はG型輝巨星よりも更に明るい恒星であり、最も明るいG型超巨星はみずがめ座のサダルスウド(β星)であり、その次に明るいものは同じくみずがめ座のサダルメリク(α星)である。サダルスウドは最も明るいG型超巨星であるが3等星であるため、スペクトル型の最も明るい超巨星の中では最も暗い。

 ちなみに最も明るい超巨星はO型:アルニタク(1.74等)、B型:リゲル(0.13等)、A型:デネブ(1.25等)、F型:カノープス(-0.72等)、K型:アル・スハイル・アル・ワズン(2.21等)、M型:ベテルギウス(0.42等)のようになっており、実を言うと絶対等級でもサダルスウドはワーストである。

 しかし、サダルスウドは超巨星であり、りゅう座β星よりも明るいがその絶対等級はマイナス3.18等と超巨星の中では明らかに暗く、ギリギリ超巨星となったような恒星である。

 また、同じ星座のサダルメリクはサダルスウドに酷似した天体であり、距離も似ているが絶対等級は若干サダルスウドに劣っており、マイナス3.07等程度しかない。

 そして、サダルスウド, サダルメリク以外の明るいG型超巨星にはふたご座ε星, とも座ξ星, りゅうこつ座l星などがあり、これらの恒星はいずれもサダルスウドよりも絶対等級が明るい。

 更にこれらの恒星よりも絶対等級が明るいG型超巨星にはケンタウルス座ο1星, りゅうこつ座x星(V382星), カシオペア座ρ星があり、特に後者2つの恒星は肉眼で見える恒星の中ではトップクラスに明るく、カシオペア座ρ星に至っては太陽の10万倍以上のあかるさを有している。

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 この恒星の中で下3つの恒星は地球からの距離がとてつもなく離れており、特にカシオペア座ρ星に至っては1万光年以上も離れている。また、当然ではあるがこれらの恒星の絶対等級は極めて明るく、りゅうこつ座x星(V382星)の絶対等級は太陽の8.5万倍、カシオペア座ρ星の絶対等級は太陽の17万倍にも及び、とてつもなく明るいことで知られるリゲルでさえ暗く見えるほどである。

 ちなみにこれらの恒星の内3つの恒星(とも座ξ星, りゅうこつ座l星, りゅうこつ座x星)は旧アルゴ座に属している恒星であり、ケンタウルス座ο1星も旧アルゴ座に近い位置にある(りゅうこつ座x星の近く)。

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 G型超巨星の分布は上図のようになっており、そこまで明るく無い天体は地球からの距離が極端に明るいものと比較するとかなり近い(それでもかなり遠いが)ため、左上に集中しており、極端に明るいものは地球からの距離が非常に遠いため、右下寄りとなっている。

 ちなみに明るい恒星3つは極超巨星と呼ばれることもあるがこの極超巨星は絶対等級で判断しているわけでは無いため、超巨星よりも暗い極超巨星もある(例えばケンタウルス座ο1星はリゲルよりも暗い)。しかし、恒星界のトップの恒星は極超巨星であり、最も明るい恒星は太陽の数百万倍の明るさを有する極超巨星である。

 このようにG型超巨星もF型超巨星と同じように可視光絶対等級が極端に明るいものが多く、こちらはどのF型超巨星よりも明るい恒星を2つも含んでいる。しかし、地球から見て明るい恒星はF型のほうが多く、その点ではG型は負けていると言っても過言ではない。

 以上、F型星についてでした。

 

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