変光星とは、見かけの明るさが変化する恒星である。
惑星など太陽系の天体も、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。
変光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、色々なタイプの恒星を「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、ほぼ変光のパターンと星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、そんな愛好者たちの観測データが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。
変光星を大きく分けると、脈動変光星・爆発型変光星・激変星・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、残りは見る角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天体だ。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、激変星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(本記事では激変星に含めた)。
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光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、膨らみすぎると熱源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張→膨らみすぎて表面温度が下がる→ガスが光を通しにくくなる→星が暗くなる→エネルギーを伝える光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→恒星表面と熱源である中心部が近づいたので温度上昇→ガスが光を通しやすくなる→星が明るくなる→エネルギーがさらに伝わりやすくなって膨張に転じる→以下繰り返し。
脈動変光星のほとんどは、年老いて赤色巨星になった恒星である(恒星の記事参照)。赤色巨星の表面は比較的低温で、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。
このほか、おうし座のアルデバラン、さそり座のアンタレス、オリオン座のベテルギウス、サイズがヤバイことで一部に知られたおおいぬ座VY星などはみな赤色巨星(または赤色超巨星)で脈動している。ただミラに比べれば変化がささやかなので分かりにくい。これらは「半規則型」や「不規則型」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。
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光したり減光したりする。
文字通り明るさが激しく変化する星。このグループに属する天体のほとんどは、非常に接近した白色矮星と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が白色矮星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。
だが白色矮星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。そんな奴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。
「食」は「日食」や「月食」と同じ意味で、要するに恒星が他の天体に隠されることで暗くなること。大抵、「他の天体」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星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星の公転面を横から見ていることが条件であり、別の角度から見てしまったら変光星にならない。
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、激変星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、食による減光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)。
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光幅は非常に小さく、変光星観測愛好者の間ではあまり人気が高くない。
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最終更新:2024/05/15(水) 17:00
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