星は、宇宙で最も驚くべき物理エンジンです。それらは光と熱を放射し、核内に化学元素を作り出します。しかし、観測者が夜空でそれらを見ると、何千ものピンポイントの光しか見えません。赤みを帯びたものもあれば、黄色や白、さらには青く見えるものもあります。これらの色は実際に、星の温度と年齢、および寿命のどこにあるかの手がかりを与えてくれます。天文学者は星を色と温度で「分類」し、その結果がヘルツスプルング・ラッセル図と呼ばれる有名なグラフになります。 H-R ダイアグラムは、すべての天文学の学生が早い段階で学ぶチャートです。
基本的な H-R ダイアグラムの学習
一般に、H-R ダイアグラムは、温度対光度の「プロット」です。 「光度」は、オブジェクトの明るさを定義する方法と考えてください。温度は、一般に物体の熱として、私たち全員がよく知っているものです。これは、星のスペクトル クラスと呼ばれるものを定義するのに役立ちます。 天文学者は、星から来る光の波長を研究することによっても把握します。そのため、標準的な H-R 図では、スペクトル クラスは最も熱い星から最も冷たい星まで、O、B、A、F、G、K、M (および L、N、R) の文字でラベル付けされています。これらのクラスは、特定の色も表します。一部の H-R 図では、文字がチャートの一番上の行に配置されています。高温の青白色の星は左側にあり、低温の星はチャートの右側にある傾向があります。
基本的な H-R ダイアグラムは、ここに示すようなラベルが付けられています。ほぼ対角線は主系列と呼ばれます。宇宙の星のほぼ 90% は、一生のうちに一度にその線に沿って存在します。彼らはまだ核内で水素をヘリウムに融合している間にこれを行います.最終的に、水素が不足し、ヘリウムを融合し始めます。それが彼らが進化して巨人や超巨人になるときです。チャートでは、そのような「高度な」星は右上隅に配置されます。太陽のような星はこの経路をたどり、最終的に縮小して白色矮星になり、チャートの左下に表示されます。
H-R ダイアグラムの背後にある科学者と科学
H-R ダイアグラムは、天文学者の Ejnar Hertzsprung と Henry Norris Russell によって 1910 年に開発されました。両方の男性は、星のスペクトルを扱っていました。つまり、スペクトログラフを使用して星からの光を研究していました。これらの機器は、光をその構成波長に分解します。恒星の波長がどのように現れるかは、恒星の化学元素の手がかりになります。また、温度、空間内の動き、磁場の強さに関する情報を明らかにすることもできます。 H-R ダイアグラムに星を温度、スペクトル クラス、光度に従ってプロットすることにより、天文学者は星をさまざまなタイプに分類できます。
今日では、天文学者がチャート化したい特定の特性に応じて、さまざまなバージョンのチャートがあります。各チャートは似たようなレイアウトで、最も明るい星が上に向かって伸びて左上に向かい、いくつかは下隅にあります。
H-R ダイアグラムの言語
H-R ダイアグラムはすべての天文学者になじみのある用語を使用しているため、チャートの「言語」を学ぶ価値があります。ほとんどの観測者は、おそらく「等級」という用語を星に当てはめたときに聞いたことがあるでしょう。星の明るさの目安です。ただし、星が表示される場合があります いくつかの理由で明るい:
- かなり近くにあるため、遠くにあるものよりも明るく見える
- もっと暑いのでもっと明るいかもしれません.
H-R ダイアグラムの場合、天文学者は主に星の「固有の」明るさに関心があります。つまり、実際の星の温度による明るさです。そのため、明度 (前述) が y 軸に沿ってプロットされます。星の質量が大きいほど、より明るくなります。そのため、H-R ダイアグラムでは、最も高温で最も明るい星が巨星と超巨星の中にプロットされています。
温度および/またはスペクトルクラスは、前述のように、星の光を非常に注意深く見ることによって導き出されます。その波長の中に隠されているのは、星の中にある元素についての手がかりです。水素は、1900 年代初頭の天文学者セシリア ペイン ガポシュキンの研究で示されているように、最も一般的な元素です。水素は融合して中心部でヘリウムを生成するため、天文学者は星のスペクトルでもヘリウムを見ることができます。スペクトル クラスは星の温度と非常に密接に関連しているため、最も明るい星はクラス O と B に属します。最も温度の低い星はクラス K と M に属します。最も温度の低い天体も暗くて小さく、褐色矮星も含まれます。 .
心に留めておくべきことの 1 つは、H-R ダイアグラムは恒星がどのような恒星になるかを示すことができますが、恒星の変化を必ずしも予測するわけではないということです。そのため、星の寿命に物理法則を適用する天体物理学があります。
