恒星を語る。

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恒星とは

自分で光を放つ星：恒星

月や火星が明るく見えるのは、太陽の光を反射しているからだ。
月も火星も自ら光を放っているのではない。

一方で、太陽は自ら光を放っている。
このように自分で光る星を恒星という。
観測の条件がよければ、肉眼で見える恒星は約6000個ある。

惑星は太陽の周りを公転しているため、地球から見える位置がだんだんと変っていく。
夜空をさまよう様に見えることから「惑う星」と書いて「惑星」になった。

ところが恒星はお互いの位置を変えない。
「恒」とは、「常に」「一定に」という意味だ。
変化のない星なので「恒星」になったのだ。

恒星は非常に遠くにあるため、位置の変化が目立たないのだ。

地球に最も近い恒星は太陽である。
次に近い恒星(ケンタウルス座α星)までは4.3光年の距離にある。
これからも、恒星がいかに遠いから分かる。

恒星は、なぜ輝くのか？

恒星は光と熱を放っている。
これは、恒星の内部にエネルギー源があるからだ。
このエネルギーを生み出すしくみを核融合反応という。

核融合反応とは

恒星はものすごく重い。
このため、恒星の中心部の圧力は非常に高くなる。
あまりにも圧力が高いので、水素の原子核が互いにくっつき、ヘリウムの原子核になってしまう。

このように、原子核が融合して別の原子に変換される反応を核融合反応という。
恒星の中心部では、4つの水素原子核から、1つのヘリウム原子核が生成される。

核融合反応は、同時にエネルギーが解放される。
このエネルギーによって、恒星は光と熱を放つのだ。

光と熱を放つ現象といえば、燃焼を思い出す。
核融合反応は燃焼とはまるで違う。
つまり、恒星は燃えていないのだ。

核融合反応と恒星のバランス

恒星の質量は大きいため、引力も大きい。
そのため、恒星は自重で縮まろうとする。
縮まろうとすると、中心部の圧力が高まり核融合反応が促進する。

核融合反応が促進すると、熱が生じ恒星が膨張しようとする。
核融合反応により膨張しようとする勢いと、自重で縮まろうする作用がバランスしているため、恒星はサイズも光度も一定になる。

恒星の色は、なぜ様々なのか？

恒色の違いは、温度の違い

恒星の色を見ると、赤、白、黄、青など、様々なタイプがある。
恒星の色の違いは、恒星の表面温度の違いなのである。

焼肉用の電熱プレートの電源を入れると、ヒーターが赤黒く発光する。
もし、さらにヒーターの温度を上昇させたとしたら、ヒーターの色は黄色、青白、青と変化するだろう。
(実際に電熱プレートを改造してはいけない)

このことから、「物体は温度に応じた色の光を出す」という現象が理解できる。
これをウイーンの変位則という。

赤い色をした恒星は表面の温度が低く、青白い色の恒星は高温なのである。

恒星は遠方にあるため、直接、その表面温度を測定することはできない。
しかし、恒星の色を調べることによって、その恒星の温度を知ることができるのだ。

スペクトル型分類

太陽の光をプリズムに通すと、光が分解され虹の帯状のパターンが出現する。
帯状のパターンをスペクトルという。
最初に、これを研究したニュートンがスペクトルと命名したのだ。

恒星によって色が違う。
このため、スペクトルの様子は恒星ごとに異なっている。
そこで、スペクトルによって、恒星を種類分けするという発想が生まれた。
これをスペクトル型分類という。

恒星の色は温度と関係しているため、スペクトル型分類も温度と関係する。
スペクトル型の基本分類は、高温側からはO,B,A,F,G,K,Mの7タイプである。

この分類法では、太陽はG型に相当する。
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恒星の明るさは、なぜ様々なのか？

恒星の明るさは、様々である。
明るい恒星もあれば、暗い恒星もある。
そこで、明るさに応じて、一等星、二等星といったランク分けが考え出された。

実視等級と絶対等級

恒星を見た目で、1等星、2等星とランク分けしたものを実視等級という。
肉眼で見える最も暗い部類の恒星は6等星に分類される。
1等星は6等星よりも約100倍明るい。

実視等級で差があるのは、星ごとに距離が異なる上に、星そのものの明るさが異なるからである。
星そのものの明るさを絶対等級という。
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絶対等級と恒星の質量

恒星は、ガスが集まって誕生する。
誕生したとき集まったガスが多いと、中心部の圧力が高くなる。
そのため、核融合反応がより激しくなる。

このため、質量の大きい恒星ほど表面の温度が高くなる。
O型星、B型星は高温であり、青い色の恒星である。

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