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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( 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?. - PowerPoint PPT Presentation
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天文学入門講座第4回
恒星恒星星座を形作る『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
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本日のテーマ1.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?
2.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?
3.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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【宇宙には何がある?】
天体とは・・・天体とは・・・
宇宙には、色々な種類の“天体”が存在する
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
1. 恒星とは
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【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)
1. 恒星とは
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【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。
衛星衛星: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。
1. 恒星とは
木星のガリレオ衛星月
Q1. 太陽と地球の違いは何?
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【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・・・
きっと、夜空に輝く星と同じように見えるはず
1. 恒星とは
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!
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?
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1. 恒星とは
夜空に目で見える星の数・・・約6000個
【宇宙に星はどのくらいある・・・】
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)
星の数ほど星はある!
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【 プレアデス星団(すばる) 】
【様々な星を眺める】1. 恒星とは
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【 アンドロメダ銀河の球状星団 】
【様々な星を眺める】1. 恒星とは
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【 惑星状星雲 M2-9 】
1. 恒星とは【様々な星を眺める】
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【 渦巻銀河 M 63】
1. 恒星とは【様々な星を眺める】
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ケンタウルス座 α 星
【太陽に一番近い星は・・・】
約4.3 光年
1光年~ 9 兆 5 千億 km ~ 6万 AU
【天文学で使う距離の単位】
光年光年
[太陽と地球の間の距離]
[光が一年かけて進む距離]
AU (天文単位)
1 AU ~ 1 億 5 千万 km
•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
1. 恒星とは
地球 太陽
1 AU
2.恒星を分類する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?
ポイントは…1.我々が知ることのできるもの2.なるべくわかりやすい3.本質をとらえている
2. 恒星を分類する
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2. 恒星を分類する【基準1:星の温度〜色々な色〜】
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2. 恒星を分類する
青っぽい星ほど温度が高い!スピカ(B) プロキオン(F) ベテルギウス
(M)
【基準1:星の温度〜熱い星、熱くない星〜】
Q3. なんで色が違うの?
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【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!
2. 恒星を分類する
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2. 恒星を分類する【基準1:星の温度〜熱い星、熱くない星〜】
O B A F G K M
スペクトル型
各型それぞれ高温な方から 0 〜 9 と番号が振られる
G0 G1 G2 … G9
Oh Be A Fine Girl(Guy), Kiss Me!
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2. 恒星を分類する
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)
星の明るさは、等級で表す
【基準2:明るさ〜明るい星、暗い星〜】
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
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
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2. 恒星を分類する
絶対等級(本来の明る
さ)実視等級恒星恒星
-3.2 等級2 等級(400光年)北極星北極星
-8.1 等級0 等級(800光年)リゲルリゲル
1.4 等級-1.5 等級(8.6光年)シリウスシリウス
5 等級-27 等級(1億5千万 km )
太陽
【基準2:明るさ〜明るい星、暗い星〜】
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
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【「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…
この二つの関係をグラフにしてみればよい!→ HR 図
http://www.ncsm.city.nagoya.jp/asw/radiation/
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…???
2. 恒星を分類する
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星の明るさ(絶対等
級)
スペクトル型
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
赤い青い
明るい
暗いB A F G K M
ワークシート
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
2. 恒星を分類する
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1.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
2.右上のグループ• 温度は低いけど、明るい。
3.左下のグループ• 温度は高いけど、暗い。
明るい
暗い
赤い青い
【 HR 図から何が読み取れるか?】
• 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!
Q5. HR 図って何?A5. 色と明るさで、星を分類した図
2. 恒星を分類する
33 .星の一生.星の一生
Q6. 星を分類すると何かいいことはあるの?
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【 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
3. 恒星の一生
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3. 恒星の一生 【星が生まれるとき@オリオン座】
オリオン大星雲可視光 電波(分子雲の分布)
星は、星間ガスが集まった星雲(分子雲)から生まれる!
馬頭星雲
オリオン大星雲
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3. 恒星の一生 【星の誕生@オリオン大星雲】
可視光 赤外線
トラペジウム(台形):4重星
http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/
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。
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プレアデス星団(すばる)
【生まれたばかりの星の集団】3. 恒星の一生
http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/
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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
3. 恒星の一生 【主系列星~星の活動期~】
主系列星の中での違いは?
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【主系列星の仲間の違いは?】
明るくて青い(高温)星
暗くて赤い(低温)星
→→重さの違い重さの違い
青い 赤い
明るい
暗い
1.多くのガスから、大きくて重い星が形成2.中心温度が高くなり、多量のエネルギー3.表面は高温(青)で、明るく光る
1.少ないガスから、小さくて軽い星が形成2.中心温度が低く、少量のエネルギー3.表面は低温(赤)で、暗く光る
3. 恒星の一生
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ベテルギウス
アンタレス ベテルギウス
4. 恒星の一生 【赤色巨星~星の老齢期~】
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
He H
ヘリウム核と水素の 2層構造
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【 HR 図で赤色巨星を確認しましょう】
青い 赤い
明るい
暗い
1.星は膨らんだので大きい(明るさの要因)
2.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
太陽
3. 恒星の一生
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・白色矮星へ進化
太陽程度の星
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
【進化の分かれ道】3. 恒星の一生
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【惑星状星雲と白色矮星】3. 恒星の一生
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【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
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
http://www2.edu.ipa.go.jp/gz/
Q8 . 太陽はこれからどうなるの?
3. 恒星の一生
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【 HR 図で白色矮星を確認しましょう】
青い 赤い
明るい
暗い
1.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
2.重力収縮したので、高温(白)
→温度が高くて暗い星ができる
3. 恒星の一生
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【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】
3. 恒星の一生
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
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/
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【発見 20 周年 今なお天文学者を引きつける超新星 1987A 】
3. 恒星の一生
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3. 恒星の一生 【中性子星(パルサー)】
超新星残骸:かに星雲( M1 )
QuickTimeý DzYUV420 ÉRÅ[ÉfÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ ÇÅB
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
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3. 恒星の一生 【ブラックホール】
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【【星の一生のまとめ星の一生のまとめ】】
星間ガス
原始星→主系列星
巨星
超新星爆発中性子星ブラックホール 静かな質量放出
白色矮星
3. 恒星の一生
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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。
3. 恒星の一生
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まとめ〜本日のテーマ〜1.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?
2.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?
3.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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