恒星こうせい と 銀河ぎんが

この 章しょう で 学まなぶ こと

第だい 9 章しょう で は 恒星こうせい と 銀河ぎんが を 学がく び ます。 太陽たいよう は 数すう千せん億おく個こ と あ る 星ほし の 1 つ に す ぎ ま せ ん。 星ほし が ど う 生なま ま れ・進化しんか し・死し ぬ か、 そ し て 宇宙うちゅう全体ぜんたい の 姿すがた ま で 見み て い き ます。

• 恒星こうせい の 明めい る さ (等級とうきゅう) と 色いろ (スペクトル型スペクトルがた) を 知ち る
• HR図HRず (ヘルツシュプルング・ラッセル図ヘルツシュプルング・ラッセルず) を 読 め る よ う に な る
• 星ほし の 一いっ生しょう (原始星げんしぼし → 主系列星しゅけいれつせい → 赤色巨星せきしょくきょせい → 白色矮星はくしょくわいせい / 超新星ちょうしんせい → 中性子星ちゅうせいしせい / ブラックホール) を 学がく ぶ
• 銀河系ぎんがけい (天てん の 川かわ) の 構こう造ぞう を 理り解かい す る
• 銀河ぎんが の 種しゅ類るい (渦巻銀河うずまきぎんが・楕円銀河だえんぎんが・不規則銀河ふきそくぎんが) を 知ち る
• ビッグバン宇う宙ちゅう論ろん と 宇宙膨張うちゅうぼうちょう を 学がく ぶ
• 夜や間かん観かん察さつ と 星空ほしぞら撮さつ影えい の 安全あんぜん配慮はいりょ を 確かく認にん す る

ポイント: こ の 章しょう の キ ー ワ ー ド は 「HR 図ず で 星ほし の 一いっ生しょう が 読 め る」 と 「宇宙うちゅう は ビッグバン か ら 138 億おく年ねん か け て 膨ぼう張ちょう し て き た」 の 2 つ で す。

1. 恒星こうせい の 明めい る さ

等級とうきゅう

恒星こうせい の 明めい る さ は 等級とうきゅう で 表ひょう し ます。 数字すうじ が 小しょう さ い ほ ど 明めい る い こ と に 注ちゅう意い し ます。

用よう語ご	意い味み
**[[見かけの等級	みかけのとうきゅう]]**
**[[絶対等級	ぜったいとうきゅう]]**
**[[ポグソンの式	ポグソンのしき]]**
1 等級とうきゅう の 差さ	約やく 2.512 倍ばい (= ¹⁰⁰ √100)

| 天てん体たい | 見かけの等級みかけのとうきゅう | |---:|---:| | 太陽たいよう | -26.7 | | 満月まんげつ | -12.7 | | 金星かなぼし (最大さいだい) | -4.7 | | シリウス | -1.5 | | ベガ | 0 (基き準じゅん) | | 肉眼にくがん で 見み え る 限げん界かい | 6 | | 望ぼう遠えん鏡きょう (家庭かてい用よう) | 約やく 11 | | ハッブル 望遠鏡ぼうえんきょう | 約やく 30 |

距離きょり の 単位たんい

単たん位い	意い味み
天文てんもん単位たんい [au]	地ち球きゅう-太たい陽よう の 平均へいきん距きょ離り (約やく 1.5 億おく km)
**[[光年	こうねん]] [ly]**
パーセク [pc]	[[年周視差
1 キロパーセク [kpc]	1000 パーセク
1 メガパーセク [Mpc]	100 万パーセク

年ねん周しゅう視差しさ

地球ちきゅう が 太陽たいよう の 周しゅう り を 公こう転てん す る こ と で、 近きん く の 星ほし は 遠とお く の 星ほし を 背はい景けい に 見み え る 方向ほうこう が ず れ ます。 こ の ず れ の 角度かくど (の 半分はんぶん) を 年周視差とししゅうしさ と 呼こ び、 距離きょり の 測そく定てい に 使し い ます。

公こう式しき	意味いみ
距きょ離り [pc] = 1 ÷ 年ねん周しゅう視し差さ [[秒	びょう][角

2. 恒星こうせい の スペクトル と HR 図ず

スペクトル 型かた

星ほし を 分光器ぶんこうき で 見み る と、 表ひょう面めん温度おんど に 応 じ て 色いろ や 吸きゅう収しゅう線 の パターン が 異こと な り ます。

| スペクトル型スペクトルがた | 表ひょう面めん温度おんど [K] | 色いろ | 例れい | |:---:|---|---|---| | O | 30000 以上いじょう | 青白あおじろ | ザニヤー | | B | 10000-30000 | 青白あおじろ | リゲル | | A | 7500-10000 | 白しろ | シリウス・ベガ | | F | 6000-7500 | 黄白こうはく | プロキオン | | G | 5000-6000 | 黄き | 太たい陽よう・カペラ | | K | 3500-5000 | 橙だいだい | アルデバラン | | M | 3500 以下いか | 赤あか | ベテルギウス・アンタレス |

ポイント: 覚さとし え 方かた 「O B A F G K M = Oh, Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me」。 高温こうおん か ら 低温ていおん へ の 順番じゅんばん で す。

HR 図ず (ヘルツシュプルング・ラッセル 図ず)

横よこ軸じく に スペクトル型スペクトルがた (= 表ひょう面めん温度おんど)、 縦たて軸じく に 絶対等級ぜったいとうきゅう (= 光度こうど) を と っ た グ ラ フ が HR図HRず で す。 星ほし が ど こ に 来き る か で 進化しんか段階だんかい が わ か り ます。

領りょう域いき	特とく徴ちょう
**[[主系列	しゅけいれつ]] (帯状おびじょう)**
**[[赤色巨星	せきしょくきょせい]]・[[赤色超巨星
**[[白色矮星	はくしょくわいせい]]**
**[[青色超巨星	あおいろちょうきょせい]]**

主しゅ系列けいれつ星ぼし の 性質せいしつ

質しつ量りょう	表ひょう面めん温度おんど	寿命じゅみょう
大だい (> 10 太たい陽よう質量しつりょう)	高こう (青白あおじろ)	短たん い (数すう百ひゃく万まん年ねん)
中なか (1 太たい陽よう質量しつりょう、 [[太陽	たいよう]])	中なか (黄き)
小しょう (< 0.5 [太	たい][陽	よう][質量

大事だいじ: 重おも い 星ほし ほ ど 明めい る い が 短命たんめい、 軽けい い 星ほし ほ ど 暗くら い が 長寿ちょうじゅ。 核融合反応かくゆうごうはんのう を 速はや く 進すすむ め て し ま う か ら で す。

3. 星ほし の 一生いっしょう

星ほし の 誕生たんじょう

銀河ぎんが の 中なか の 分子雲ぶんしくも (低温ていおん・高密こうみつ度ど の ガス と 塵ちり の 雲くも) が 自身じしん の 重力じゅうりょく で 収縮しゅうしゅく し、 中ちゅう心しん が 高温こうおん高密こうみつ度ど に な る と 原始星げんしぼし が で き ます。 中ちゅう心しん温度おんど が 約やく 1000 万ばん K に 達いたる す る と 水素すいそ核融合反応かくゆうごうはんのう が 始はじめ ま り、 主系列星しゅけいれつせい に な り ます。

主しゅ系列けいれつ期き

寿命じゅみょう の 90 % 以上いじょう を 過か ご す 安あん定てい期き。 太陽たいよう は 現在げんざい こ の 段だん階かい で、 約やく 46 億おく年ねん経過けいか、 残ざん り 約やく 50 億おく年ねん と 推定すいてい さ れ て い ます。

主しゅ系列けいれつ を 離はなれ た 後ご (低てい-中ちゅう質量しつりょう星ぼし の 場合ばあい)

段だん階かい	内ない容よう
**[[赤色巨星	せきしょくきょせい]]**
ヘリウム燃焼ねんしょう	中ちゅう心しん の ヘリウム が [[炭素
**[[惑星状星雲	わくせいじょうせいうん]]**
**[[白色矮星	はくしょくわいせい]]**

主しゅ系列けいれつ を 離はなれ た 後ご (大だい質量しつりょう星ぼし の 場合ばあい: 8 太陽たいよう質量しつりょう以上いじょう)

段だん階かい	内ない容よう
**[[赤色超巨星	あかいろちょうきょせい]]**
**[[元素	げんそ]][[合成
**[[超新星	ちょうしんせい]][[爆発
**[[中性子星	ちゅうせいしせい]]** ま た は ブラックホール

元素げんそ の 起源きげん

元げん素そ	起き源げん
**[[水素	すいそ]]・ヘリウム (の 大半たいはん)**
**[[炭素	たんそ]]・[[酸素
**[[鉄	てつ]] よ り 重おも い 元素げんそ** ([[金

大事だいじ: 私わたし た ち の 体からだ を 作さく る 炭素たんそ や 酸素さんそ、 血ち中ちゅう の 鉄てつ は 遠とお い 昔むかし に 死し ん だ 星ほし の 中なか で 作さく ら れ ま し た。 「人ひと は 星ほし の か け ら か ら で き て い る」 と い う 詩し的てき な 表ひょう現げん は 文字もじ通どおり り 真しん実じつ で す。

4. 連れん星ぼし と 変光星へんこうせい

連れん星ぼし

2 つ 以上いじょう の 星ほし が 共きょう通つう の 重心じゅうしん の 周しゅう り を 公こう転てん し て い る 系けい を 連星れんぼし と い い ます。 恒星こうせい の 約やく半はん数すう以上いじょう が 連星れんぼし で す。

観かん測そく方法ほうほう	内ない容よう
**[[実視連星	じっしれんぼし]]**
**[[分光連星	ぶんこうれんぼし]]**
**[[食連星	しょくれんぼし]]**

変光星へんこうせい

明めい る さ が 周しゅう期き的てき ま た は 不ふ規き則そく に 変化へんか す る 星ほし。

種しゅ類るい	例れい	用途ようと
**[[セファイド変光星	セファイドへんこうせい]]**	周しゅう期き と 真しん の 明めい る さ に 関かん係けい (Leavitt の 法ほう則そく)
**[[ミラ型変光星	ミラがたへんこうせい]]**	[[赤色巨星
**[[新星	しんせい]] / [[超新星	ちょうしんせい]]**

5. 銀河系ぎんがけい (天てん の 川かわ銀河ぎんが)

銀河系ぎんがけい の 構造こうぞう

私わたし た ち の 太陽たいよう が 含 ま れ る 銀河ぎんが を 銀河系ぎんがけい ま た は 天てん の 川銀河ぎんが と い い ます。

部ぶ位い	特とく徴ちょう
**[[円盤部	えんばんぶ]]** (ディスク)
バルジ	中ちゅう心しん部 の ふ く ら み、 古いにしえ い 星ほし が 多おお い
ハロー	[[円盤部
**[[銀河中心核	ぎんがちゅうしんかく]]**

太陽たいよう の 位置いち

太たい陽よう は 銀河系ぎんがけい の 中ちゅう心しん か ら 約やく 2.6 万光年こうねん 離はなれ れ た 円盤部えんばんぶ (オリオン 腕うで) に あ り、 約やく 2 億おく年ねん か け て 銀河系ぎんがけい を 1 周しゅう し ま す。

星団せいだん

種しゅ類るい	特とく徴ちょう	例れい
**[[散開星団	さんかいせいだん]]**	数すう十じゅう-数すう千せん個こ、 若わか い 星ほし、 [[円盤部
**[[球状星団	きゅうじょうせいだん]]**	数すう万まん-数すう百ひゃく万まん個こ、 古いにしえ い 星ほし、 ハロー

6. 銀河ぎんが の 種類しゅるい

宇宙うちゅう に は 数すう千せん億おく個こ の 銀河ぎんが が あ る と 推すい定てい さ れ、 形かたち で 分類ぶんるい さ れ ます (ハッブル の 分ぶん類るい)。

種しゅ類るい	特とく徴ちょう	例れい
**[[渦巻銀河	うずまきぎんが]] (S)**	中ちゅう心しん の バルジ と [[渦巻
**[[棒渦巻銀河	ぼううずまきぎんが]] (SB)**	中ちゅう心しん に 棒状ぼうじょう の 構こう造ぞう
**[[楕円銀河	だえんぎんが]] (E)**	楕円だえん形がた、 古いにしえ い 星ほし、 ガス 少しょう
**[[不規則銀河	ふきそくぎんが]] (Irr)**	形かたち が 整せい わ な い
**[[活動銀河	かつどうぎんが]]**	中心ちゅうしん が 異常いじょう に 明めい る い

銀河ぎんが の 集あつまり ま り

階かい層そう	例れい
**[[局部銀河群	きょくぶぎんがぐん]]**
**[[銀河団	ぎんがだん]]**
**[[超銀河団	ちょうぎんがだん]]**
**[[宇宙の大規模構造	うちゅうのだいきぼこうぞう]]**

7. 宇宙うちゅう論ろん (ビッグバン と 宇宙うちゅう膨張ぼうちょう)

ハッブル の 法則ほうそく

1929 年ねん、 アメリカ の 天てん文もん学者がくしゃハッブル は 「遠とお い 銀河ぎんが ほ ど 速はや く 遠とお ざ か っ て い る」 こ と を 発はっ見けん し ま し た。

公こう式しき	意味いみ
v = H₀ × d	v: 後退こうたい速度そくど、 d: 距離きょり、 H₀: ハッブル 定数ていすう
H₀ ≒ 約やく 70 km/s/Mpc	(近年きんねん の 値ね、 観かん測そく法 で や や 異こと な る)

宇宙うちゅう膨張ぼうちょう

「遠とお い ほ ど 速はや く 遠とお ざ か る」 を 過去かこ に さ か の ぼ る と、 「す べ て が 1 点てん に 集あつまり ま っ て い た」 と い う 結けつ論ろん に 至いたり り ます。 こ れ が ビッグバン宇う宙ちゅう論ろん で す。

ポイント: 銀河ぎんが そ の も の が 動どう い て い る の で は な く、 空間くうかん そ の も の が 膨 ら ん で い る イメージ で す。 風ふう船せん の 表ひょう面めん に 描 い た 点てん が 風船ふうせん を 膨 ら ま す と 互 い に 遠とお ざ か る の と 同どう じ で す。

宇宙うちゅう の 年齢ねんれい と 大おおきさ

項こう目もく	値ね
宇う宙ちゅう の 年ねん齢れい	約やく 138 億おく年ねん
観かん測そく可か能のう な 宇う宙ちゅう の 半はん径けい	約やく 465 億[[光年

ビッグバン の 証拠しょうこ

証しょう拠こ	内ない容よう
**[[宇宙膨張	うちゅうぼうちょう]]**
**[[宇宙背景放射	うちゅうはいけいほうしゃ]] (CMB)**
**[[元素	げんそ]]存在そんざい比ひ**
**[[銀河	ぎんが]] の 形成けいせい史し**

宇宙うちゅう の 進化しんか史し

時じ期き	出来事できごと
0 秒びょう	ビッグバン
10⁻³⁵ 秒びょう	インフレーション (急激きゅうげき な 膨張ぼうちょう)
3 分ぶん	[[水素
約やく 38 万まん年ねん	**[[宇宙の晴れ上がり
約やく 1-3 億おく年ねん	最初さいしょ の [[恒星
約やく 92 億おく年ねん	[[太陽系
約やく 138 億おく年ねん	現在げんざい

暗黒あんこく物質ぶっしつ と 暗黒あんこく エネルギー

宇宙うちゅう の 構こう成せい (現代げんだい の 推すい定てい):

構こう成せい	割合わりあい
**[[暗黒エネルギー	あんこくエネルギー]]**
**[[暗黒物質	あんこくぶっしつ]]**
通常つうじょう の 物質ぶっしつ ([[原子	げんし]])

大事だいじ: 私わたし た ち が 「物質ぶっしつ」 と 呼こ ん で い る も の (星ぼし・人間にんげん・地ち球きゅう) は 宇う宙ちゅう の わ ず か 5 % で、 残ざん り 95 % は ま だ そ の 正体しょうたい が わ か っ て い ま せ ん。 21 世紀せいき物ぶつ理り学がく の 最大さいだい の 謎なぞ で す。

8. 星空ほしぞら観察かんさつ の 安全あんぜん配慮はいりょ

場ば面めん	注ちゅう意い
観かん察さつ場ば所しょ の 選定せんてい	街灯がいとう が 少しょう な い 場ば所しょ、 私し有ゆう地ち へ の 無む断だん立りつ ち 入いり り 禁きん止し
山やま で の 観かん察さつ	防ぼう寒かん装備そうび、 熊くま鈴すず、 大人おとな同行どうこう、 携けい帯たい[[電話
移い動どう中ちゅう の 暗くら が り	赤色あかいろ LED ライト ([[暗順応
天候てんこう急変きゅうへん	[[落雷
[[望遠鏡	ぼうえんきょう]] の 設置せっち
カメラ・スマホ	落 と さ な い、 防ぼう湿しつ対策たいさく
夜や間かん運転うんてん	観かん察さつ後 の 帰路きろ は 居きょ眠ねむり り 注ちゅう意い、 仮か眠みん を 取と る

9. ふりかえり

• [ ]等級とうきゅう (5 等級とうきゅう差さ = 100 倍ばい) と 絶対等級ぜったいとうきゅう・見かけの等級みかけのとうきゅう の 違 い が 言げん え る
• [ ]年周視差とししゅうしさ か ら 距きょ離り を 求もとめ め る 関係かんけい (距きょ離り = 1 / 視差しさ) を 知ち っ て い る
• [ ]スペクトル型スペクトルがた (OBAFGKM) と 太陽たいよう が G 型かた で あ る こ と を 言げん え る
• [ ]HR図HRず の 4 領域りょういき (主系列しゅけいれつ・赤色巨星せきしょくきょせい・白色矮星はくしょくわいせい・青色超巨星あおいろちょうきょせい) が 言げん え る
• [ ]重じゅう い 星ほし ほ ど 短命たんめい と い う 関かん係けい が 説せつ明めい で き る
• [ ]星ぼし の 一生いっしょう (原始星げんしぼし → 主系列しゅけいれつ → 赤色巨星せきしょくきょせい → 白色矮星はくしょくわいせい / 超新星ちょうしんせい → 中性子星ちゅうせいしせい・ブラックホール) が 言げん え る
• [ ]鉄てつ よ り 重おも い 元素げんそ は 超新星ちょうしんせい や 中性子星合体ちゅうせいしせいがったい で で き た と 知ち っ て い る
• [ ]銀河系ぎんがけい の 構こう造ぞう (円えん盤ばん・バルジ・ハロー・中ちゅう心しん) と 太陽たいよう の 位い置ち が 言げん え る
• [ ]銀河ぎんが の 種しゅ類るい (渦巻銀河うずまきぎんが・楕円銀河だえんぎんが・不規則銀河ふきそくぎんが) が 言げん え る
• [ ]ハッブルの法則ハッブルのほうそく (v = H₀ d) と 宇宙膨張うちゅうぼうちょう を 説せつ明めい で き る
• [ ]ビッグバン の 証しょう拠こ (CMB・元素げんそ比) を 言げん え る
• [ ]暗黒物質あんこくぶっしつ・暗黒エネルギーあんこくエネルギー が 宇う宙ちゅう の 95 % を 占うらない め る と 知ち っ て い る

この 章しょう の 安全あんぜん配慮はいりょ

• 星空ほしぞら観かん察さつ は 大人おとな同行どうこう + 防ぼう寒かん + 携けい帯たい電話でんわ
• 山やま で の 観かん察さつ は 熊くま鈴すず・気き象しょう急変きゅうへん へ の 備 え
• 街灯がいとう の 少しょう な い 道みち で は 反射はんしゃ材ざい・赤色あかいろ LED ライト を 使し う
• 望ぼう遠えん鏡きょう で 太たい陽よう を 見み な い (前章ぜんしょう の ル ー ル を 守まもり る)
• 観かん察さつ後 の 自動車じどうしゃ帰路きろ は 居きょ眠ねむり り 防ぼう止し (仮か眠みん・交こう代たい運転うんてん)

次じの 章しょう: 第だい 10 章しょう (最終さいしゅう章しょう) で は 地球ちきゅう の 歴れき史し と 災害さいがい を 学がく び ます。 これ ま で 学がく ん だ 岩石がんせき・化石かせき・気候きこう・宇宙うちゅう の 知ち識しき を 統合とうごう し、 「46 億おく年ねん の 物もの語がたり」 と 「私わたし た ち が 直面ちょくめん す る 自し然ぜん災害さいがい」 を と も に 考こう え ます。