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天文学入門講座第４回 恒星 星座を形作る 『 恒星 』 の種類、星の一生についてお話しします

天文学入門講座第４回 恒星 星座を形作る 『 恒星 』 の種類、星の一生についてお話しします. 天文学入門講座第 4 回（ 2007.03.03 ） 天文普及ボランティア 浅井　直樹. 本日のテーマ. 恒星とは Q1. 太陽と地球の違いは何？ Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？ 恒星を分類する Q3. なんで色が違うの？ Q4. 星の明るさってどういうこと？ Q5. HR 図って何？ Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？ 恒星の一生 Q7. 星はどうやって生まれたの？太陽は？ Q8. 太陽はこれからどうなるの？.

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天文学入門講座第４回 恒星 星座を形作る 『 恒星 』 の種類、星の一生についてお話しします

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Presentation Transcript

  1. 天文学入門講座第４回恒星星座を形作る『恒星』の種類、星の一生についてお話しします天文学入門講座第４回恒星星座を形作る『恒星』の種類、星の一生についてお話しします 天文学入門講座第4回（2007.03.03） 天文普及ボランティア浅井　直樹

  2. 本日のテーマ • 恒星とは Q1. 太陽と地球の違いは何？ Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？ • 恒星を分類する Q3. なんで色が違うの？ Q4. 星の明るさってどういうこと？ Q5. HR図って何？ Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？ • 恒星の一生 Q7. 星はどうやって生まれたの？太陽は？ Q8. 太陽はこれからどうなるの？

  3. 1. 恒星とは 【宇宙には何がある？】 天体とは・・・ 恒星（太陽）・惑星・星雲・星団・銀河・星間物質、 衛星（月）など、宇宙に存在する物体の総称 宇宙には、色々な種類の“天体”が存在する

  4. 1. 恒星とは 【恒星とは】 • 太陽と同様、自ら熱と光を出し、天球上の相互の位置をほとんど変えない星 　（大辞泉より） 北斗七星（おおぐま座）

  5. 衛星：惑星の周囲を惑星の重力の影響を受けて公転し、自ら発光しない天体。衛星：惑星の周囲を惑星の重力の影響を受けて公転し、自ら発光しない天体。 木星のガリレオ衛星 1. 恒星とは 【惑星・衛星】 惑星：恒星（太陽）の周囲を主に恒星の重力の　　　　 影響を受けて公転し、自らは発光しない天体。 Q1. 太陽と地球の違いは何？ 月

  6. 1. 恒星とは 【太陽と恒星】 もし、我々が太陽からどんどん遠ざかって行ったら・・・ • Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？ • A2. 太陽も夜空の星も、同じ恒星の仲間。太陽は、我々にものすごく近い場所にある。恒星の中では、太陽ってどんな恒星なの？ きっと、夜空に輝く星と同じように見えるはず きっと、地球に住む我々と同じように恒星を間近に見ている生命はいる！

  7. 1. 恒星とは 【宇宙に星はどのくらいある・・・】 夜空に目で見える星の数・・・約６０００個 星の数ほど星はある！ 我々の天の川銀河には・・・約２０００億個 宇宙全体には・・・約１０の26乗個（1兆の1兆倍の100倍）

  8. 1. 恒星とは 【様々な星を眺める】 【 プレアデス星団（すばる） 】

  9. 1. 恒星とは 【様々な星を眺める】 【 アンドロメダ銀河の球状星団 】

  10. 1. 恒星とは 【様々な星を眺める】 【 惑星状星雲　M2-9 】

  11. 1. 恒星とは 【様々な星を眺める】 【 渦巻銀河　M６３】

  12. 太陽 地球 １AU 1. 恒星とは 【太陽に一番近い星は・・・】 ケンタウルス座α星 約４．３ 光年 • 光の速度でも4年以上かかる！ • 太陽と地球の距離の27万倍 【天文学で使う距離の単位】 ［太陽と地球の間の距離］ AU（天文単位） １AU～1億5千万 km ［光が一年かけて進む距離］ 光年 １光年～9兆5千億 km～6万 AU

  13. 2. 恒星を分類する 何を基準にして星を分類したら良いのでしょう？ ２．恒星を分類する ポイントは… 我々が知ることのできるもの なるべくわかりやすい 本質をとらえている

  14. 2. 恒星を分類する 【基準１：星の温度〜色々な色〜】

  15. ベテルギウス（Ｍ） スピカ（Ｂ） プロキオン（Ｆ） 2. 恒星を分類する 【基準１：星の温度〜熱い星、熱くない星〜】 Q3. なんで色が違うの？ 青っぽい星ほど温度が高い！

  16. 2. 恒星を分類する 【基準1：星の温度〜スペクトル型〜】 ★　　　★　 　★★ スペクトルを調べれるだけで、星の表面温度はわかる！

  17. 2. 恒星を分類する 【基準１：星の温度〜熱い星、熱くない星〜】 スペクトル型 OBA　　　　Ｆ　　　　GKM G0 G1 G2 … G9 各型それぞれ高温な方から0〜9と番号が振られる Oh Be A Fine Girl(Guy), Kiss Me!

  18. 星本来の明るさは何で決まっているのか？　 〜星の大きさ（面積）と温度 2. 恒星を分類する 【基準２：明るさ〜明るい星、暗い星〜】 星の明るさは、等級で表す 実視等級（m）：見かけの明るさ 絶対等級（M）：本来の明るさ（星を同じ距離に置いたときの明るさ） • 絶対等級の求め方 • 見かけの明るさ（m）と星までの距離（d）を使って求める • 距離（d）の求め方：年周視差や変光星

  19. 2. 恒星を分類する 【基準２：明るさ〜明るい星、暗い星〜】 恒星 実視等級 絶対等級（本来の明るさ） 太陽 -27 等級（１億５千万km） 5 等級 シリウス -1.5 等級（８．６光年） 1.4等級 リゲル 0等級（８００光年） -8.1等級 北極星 2等級（４００光年） -3.2等級 Q4. 星の明るさ（絶対等級）ってどういうこと？ A4. とりあえず、星の大きさと温度で決まる

  20. 2. 恒星を分類する http://www.ncsm.city.nagoya.jp/asw/radiation/ 【「基準１：温度」と「基準２：明るさ」の関係】 • 温度が高いと明るい？ 鉄を熱する… • はじめはぼんやり赤く光る。 • 高温になると白っぽくて明るくなる。 • オリオン座を見ると？ • リゲル（青い星）、ベテルギウス（赤い星） • どれも１等星よりも明るいが… 星本来の明るさは… 星の大きさと温度に関係していたけど…いまいち…？？？ この二つの関係をグラフにして みればよい！→ HR図

  21. 2. 恒星を分類する ワークシート HR図をつくってみよう！ ・データを図上にプロットして下さい ・わからないことはスタッフにどうぞ 明るい 星の明るさ（絶対等級） HR（ヘルツシュプルング・ラッセル）図：縦軸に絶対等級、横軸にスペクトル型（表面温度）をとった恒星の分布図 暗い 赤い B A F G K M 青い スペクトル型

  22. 2. 恒星を分類する 【HR図から何が読み取れるか？】 • 斜めの線に多くの星が分布 • 低温の星（赤）は暗い • 高温の星（青）は明るい • 右上のグループ • 温度は低いけど、明るい。 • 左下のグループ • 温度は高いけど、暗い。 明るい • 同じ色の星なのに明るさが違う！ • 星の構造に違いがありそうだ！ 暗い 青い 赤い Q5. HR図って何？ A5. 色と明るさで、星を分類した図

  23. Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？ 3．星の一生

  24. 3.　恒星の一生 【 星は永遠か？ 】 ・太陽は水素の核融合で光る ・太陽の質量は無限ではない 星にも寿命がある ・水素95.1% ヘリウム4.8% ・1,900,000,000,000,000,000,000,000,000,000kg

  25. オリオン大星雲 馬頭星雲 3.　恒星の一生 【星が生まれるとき＠オリオン座】 星は、星間ガスが集まった星雲（分子雲）から生まれる！ 可視光 電波（分子雲の分布） オリオン大星雲

  26. トラペジウム（台形）：４重星 3.　恒星の一生 【星の誕生＠オリオン大星雲】 可視光 赤外線 Q7. 星はどうやって生まれたの？ A7. 星間ガスの密度が高くなった領域（分子雲）が重力収縮して生まれた。 http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

  27. 3.　恒星の一生 【生まれたばかりの星の集団】 プレアデス星団（すばる） http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

  28. 3.　恒星の一生 【主系列星～星の活動期～】 • 核融合反応（水素→ヘリウム） • 中心部で発生したエネルギーは表面まで伝わり、星が輝く。 • 星の内部圧と重力が釣合う→安定した状態 • 星の一生のほとんど • 太陽もこの状態 主系列星の中での違いは？

  29. 3.　恒星の一生 【主系列星の仲間の違いは？】 →重さの違い 明るくて青い（高温）星 明るい 多くのガスから、大きくて重い星が形成 中心温度が高くなり、多量のエネルギー 表面は高温（青）で、明るく光る 暗くて赤い（低温）星 少ないガスから、小さくて軽い星が形成 中心温度が低く、少量のエネルギー 表面は低温（赤）で、暗く光る 赤い 青い 暗い

  30. 中心にヘリウムがたまる 中心部は冷えて縮む→温度上昇 水素の外層部は膨らむ→表面温度が低い赤い星 ヘリウムの核反応 H He ヘリウム核と水素の2層構造 4.　恒星の一生 【赤色巨星～星の老齢期～】 ベテルギウス ベテルギウス アンタレス

  31. 太陽 3.　恒星の一生 【HR図で赤色巨星を確認しましょう】 明るい 星は膨らんだので大きい（明るさの要因） 膨らんだ分、表面温度は下がる（赤） →温度が低くて明るい星ができる 赤い 青い 暗い

  32. 3.　恒星の一生 【進化の分かれ道】 太陽程度の星 ・白色矮星へ進化 太陽よりも重い星 ・超新星爆発を経て 　中性子星やブラックホールへ

  33. 3.　恒星の一生 【惑星状星雲と白色矮星】

  34. 白色矮星（white dwarf） ヘリウムの核反応で核反応はストップ 中心部は重力収縮→太陽程度の質量の星が地球ぐらいの大きさ 電子の縮退圧 徐々に冷えていく 太陽の未来 3.　恒星の一生 【太陽程度の星：惑星状星雲と白色矮星】 赤色巨星の外層は離れていき惑星状星雲となる 砂時計星雲 http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/ Q８. 太陽はこれからどうなるの？

  35. 3.　恒星の一生 【HR図で白色矮星を確認しましょう】 明るい 赤色巨星の核が重力収縮して小さい（暗さの要因）星が残る 重力収縮したので、高温（白） →温度が高くて暗い星ができる 赤い 青い 暗い

  36. 鉄まで核反応が進んで止まる 中心部は重力収縮 中性子星を形成→収縮がとまる 収縮が止まらない（重力崩壊）→ブラックホール 周囲を吹き飛ばす→超新星爆発 3.　恒星の一生 【太陽より重たい星：超新星爆発と中性子星、ブラックホール】 大マゼラン星雲のSN1987A爆発から７年後の姿 http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

  37. 3.　恒星の一生 【発見20周年 今なお天文学者を引きつける超新星1987A】

  38. 3.　恒星の一生 【中性子星（パルサー）】 パルサーは、パルス状の可視光線、電波、X線を発生する 超新星爆発後に残った中性子星がパルサーの正体 超新星残骸：かに星雲（M1）

  39. 3.　恒星の一生 【ブラックホール】

  40. 3.　恒星の一生 【星の一生のまとめ】 星間ガス 超新星爆発中性子星ブラックホール 原始星→主系列星 静かな質量放出白色矮星 巨星

  41. 3.　恒星の一生 最後に… Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？ • A6. • 夜空にバラバラにあった色々な星を 「星の進化」に沿って整理したのがHR図 • 　例えば、同じ赤い星でも • 明るい→赤色巨星（老齢期） • 暗い→主系列の小さな星 • 　とわかる。 • 調べたい星をHR図上に載せれば、　　「どの星の仲間なのか」　　「これからどう進化するのか」　が簡単にわかるようになった。

  42. まとめ〜本日のテーマ〜 • 恒星とは Q1. 太陽と地球の違いは何？ Q2. 夜空にあるたくさんの星と太陽は何が違うの？ • 恒星を分類する Q3. なんで色が違うの？ Q4. 星の明るさってどういうこと？ Q5. HR図って何？ Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの？ • 恒星の一生 Q7. 星はどうやって生まれたの？太陽は？ Q8. 太陽はこれからどうなるの？

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