変光星単語

ヘンコウセイ
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変光星とは、見かけの明るさが変化する恒星である。

概要

惑星など太陽系体も、地球から見て明るさが変わるが、変光星とは呼ばない。変光星はあくまで恒星である。

の原因は実にさまざまで、明滅のパターンもまた千差万別。たとえて言うなら、動物を飛べる物と飛べない物に分類するようなものだ。飛べる動物としてはトンボツバメトビウオ翼竜ポルコ・ロッソなどが挙げられるが、どれも異なる生物群に属していて、飛ぶメカニズムも飛行の様子も全く別物である。変光星もまた、色々なタイプ恒星を「明るさが変動する」というだけの理由で寄せ集めた名称だと思えば分かりやすいはず。

ちなみに、恒星というのはあまりにも遠くにありすぎて、どれも点にしか見えない。大きな望遠鏡を向けても、その点が明るく見えるだけで決して拡大はできないのだ[1]。そんな状況で、ほぼ変パターンの色だけを手がかりに探偵の如く正体を突き止めることができるのだ。何が言いたいかというと、宇宙ヤバイけど天文学者スゴイ。

同時に、世の中には他の職業に従事しながら「変光星の観測」を趣味としている人々がいて、そんな好者たちの観測データプロの研究者たちを支えていることも忘れてはならない。

変光星の種類

変光星を大きく分けると、脈動変光星爆発変光星食変光星回転変光星の5種類がある。最初の3つは恒星自身の明るさが変動していて、残りは見る度が変わることによって明るさが変化しているように見える体だ。この5種類のそれぞれが、さらにいくつもの下位分類に分かれていたりする。なお超新星も変光星の一種だが、の一種としてカウントされることもあれば、独立したグループとして扱われることもある(本記事ではに含めた)。

脈動変光星

恒星が膨らんだり縮んだりして明るさが変化する。「イメージしやすいな」と思われたかもしれないが、多分そのイメージは間違ってる。脈動変光星は縮んだときの方が明るいからだ。

恒星を構成する(ギャグじゃないよ)ガスは、温度が高くなればなるほどを通しやすくなるという性質を持つ。また、ガスは高温になると体積が大きくなる(熱膨張って知ってるか?)一方、膨らみすぎると熱である恒星中心部から離れてしまうので表面のガスは冷える。その結果、

熱が恒星の表面まで伝わって膨膨らみすぎて表面温度が下がるガスを通しにくくなるが暗くなるエネルギーを伝えるが遮断されてるせいで温度がさらに下がって縮小に転じる恒星表面と熱である中心部が近づいたので温度上昇ガスを通しやすくなるが明るくなるエネルギーがさらに伝わりやすくなって膨に転じる以下繰り返し。

脈動変光星のほとんどは、年老いて赤色になった恒星である(恒星の記事参照)。赤色の表面は較的低温で、ガスの透明度が大きく変化しやすい温度領域にあるためこのような脈動が起きる。

主な脈動変光星のタイプ

  • ミラ変光星:脈動周期が規則的で、しかも明るさの増減幅が大きい脈動。代表格がくじら座ミラ。こいつは約332日周期で2.0等から10.1等の範囲で変する。明るさの差およそ1700倍。落ち着けよ。
  • ケフェイド:このタイプは変周期が長いほど度が明るいという関係がある。つまり、あるがケフェイドだと分かっていて(これはスペクトルなどを調べればよい)その変周期を測定できれば、度とべて明るいか暗いかでそのが近いか遠いかを計算できる。較的遠くの体の距離を測定するのに利用でき、エドウィン・ハッブルはこれを使って銀河系の外にも銀河があることを明した。

このほか、おうし座アルデバランさそり座アンタレスオリオン座ベテルギウスサイズがヤバイことで一部に知られたおおいぬ座VY星などはみな赤色(または赤色)で脈動している。ただミラべれば変化がささやかなので分かりにくい。これらは「半規則」や「不規則」の脈動変光星に分類されていて、細かく分ければ脈動変光星は10種類以上ある。

爆発型変光星

英語では eruptive variable。これは「爆発」というより「噴火」とイメージした方がよい。恒星が表面から物質を噴き出すことで増したり減したりする。

主な爆発型変光星のタイプ

激変星

文字通り明るさがしく変化する。このグループに属する体のほとんどは、非常に接近した白色恒星のペアからなる。両者があまりに接近していて、恒星から剥ぎ取られたガス白色に流れ込むことでさまざまな爆発を起こす。「リア充爆発しろ」を宇宙レベルで実践しているのだ。

だが白色というのは燃料切れで核融合をやめてしまった「死んだ恒星」である。そんなが生き残った相方から物質を剥ぎ取って復活しようとしているのだと想像すると、なかなかに危険な雰囲気。

主な激変星のタイプ

  • 白色が剥ぎ取ったガスはすぐには吸収されず、風呂の栓を抜いたときののように白色の周りをぐるぐる回る。この円盤ガスが溜まりすぎると温度が急上昇して明るくなり、ガスが一気に白色へと落下する。これを数日〜数千日の周期で繰り返す。
  • :新ガスがある程度降り積もると暴走的に核融合反応が起きて表面が吹き飛ばされる(本体は残る)。このとき白色は普段の数万倍もの明るさになり得るが、何十日もすれば元の明るさに戻ってしまう。まるで何もかった所に新しいが誕生したように見えるから「新」なのだが、その実態はゾンビのようなものだ。中には数年周期で新爆発を繰り返すもいるが、大抵は数万年から数万年しないと復活できない。
  • Ia超新星(いちえーがたちょうしんせい):爆発と新爆発を繰り返しながら、白色がどんどん質量を吸収していくとどうなるだろうか。実は白色がその姿を維持できる質量には太陽の約1.4倍という上限がある。それをえて「らめぇ、もう入らないよぉ…」な状態になると、それまで表面でしか起こしていなかった核融合反応が内部で起きて白色爆発四散してしまう。その明るさはすさまじく、数十億光年離れたところからも望遠鏡で発見できるほど。そしてIa超新星が常に「白色の質量が太陽の約1.4倍になった時点」で起きているのだとすれば、爆発の規模も同じくらいなはずなので、ケフェイドと同様、距離の測定に使える。宇宙の加速はIa超新星の観測によって発見された(→暗黒エネルギー)。
  • その他の超新星:ややこしいことに、同じ「超新星」と呼ばれながらIa以外(IbIcIIなど)は全然違う理由で爆発を起こしている。これらは太陽よりもはるかに質量が大きな寿命を迎えたとき、大人しく白色へ移行することが上述の質量上限のせいでできずに大爆発を起こす。これは「白色恒星の近接連」ではないので、に含めないこともある。

食変光星

「食」は「日食」や「月食」と同じ意味で、要するに恒星が他の体に隠されることで暗くなること。大抵、「他の体」というのは別の恒星だったりする。2つ以上の恒星が互いの周りをぐるぐる回っている連が食変光星として観測されやすい。もちろん、地球から食変光星が観測されるためには連転面を横から見ていることが条件であり、別の度から見てしまったら変光星にならない。

代表格はペルセウス座アルゴル

原理は単純なのだが、恒星の明るさの差、恒星同士が近づきすぎて変形している、片方が脈動変光星に進化している、状態になっているなどの合わせ技でさまざまなバリエーションがありえる。

また、恒星ではなく惑星に隠されるというパターンもありうる(変光星としてカウントされないことが多いが)。この場合、食による減はものすごく微弱なのでハイレベルな観測装置を必要とするものの、数多くの太陽系外惑星の検出につながっている(この観測方法をトランジット法と呼ぶ。太陽系外惑星の記事参照)。

回転変光星

恒星が楕円体だったり、表面に模様があったりするせいで自転と共に明るさが変化するパターン。ただしこれによる変幅は非常に小さく、変光星観測好者の間ではあまり人気が高くない。

関連動画

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関連コミュニティ

関連項目

脚注

  1. *太陽系較的近い恒星の中には、画像解像度を上げることに特化したような装置を使って「すごくぼんやりと形が見えるかも」というレベルで撮影されたものもあるが、ものすごく例外的だ。

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