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ヘルツシュプルング・ラッセル図

数世紀の間、天文学者は星のライフサイクルについて考えてきました。星は永遠に 燃え続けるのでしょうか? それとも寿命を持っているのでしょうか? どのように 生まれ、そしてどのように死ぬのでしょうか? その命を生きる間に、どのように変 わっていくのでしょうか?

しかし、これらの質問に答えるのは非常に難しいことがわかりました。なぜなら、 星は非常に長い間生きるからです。今日では、比較的寿命の短い星でさえ、数百万年 燃え続けることがわかっています。太陽のような星は100億年程度燃え続けますし、さ らに長く燃える星もあります。100年くらいの人間の平均寿命と比べると、星は永遠に 生きるように思えます。人間はある星の完全な一生を見ることはできません。

それでは、どのようにして人間は星の一生を知ることができるのでしょう? たく さんの星を見ることによって色々な進化の過程にある星を見ることができます。私た ちは若くて熱い星、老いて冷えた星、そして白色矮星や中性子星としてその一生を終 えた星を見るわけです。さまざまな年齢の、十分な数の星を調べたなら、私たちはそ れらをまとめて星の進化の完全な描像を得ることができます。

20世紀の初頭、科学者は星の進化の描像を描くことにかかりきりでした。物理学者は 核融合の理論の研究を進め、星を輝かせるのに十分なエネルギーが核融合によって得られるこ とを見出しました。そして、星は最後には核融合の燃料を使い果たして燃え尽きるであ ろう、ということも発見したのです。つまり、すべての星は最終的には死ぬのです。 しかし、生きている間に、星には何が起こるのでしょうか?

最初の手がかりはそのあとすぐに、二つの大陸に住む天文学者によって得られました。 1911年、オランダのライデン大学で研究していたデンマークの天文学者、エンヤ・ヘル ツシュプルングは星の光度をその色に対してプロットしました。光度は星が放つ全エネ ルギーの指標です。色は、研究課題 星の色で 学んだように、星の表面温度に対応しています。つまり、本質的には、ヘルツシュプル ングは星がどれだけのエネルギーを放っているのかを、星の表面温度の関数としてグラフ にしたのです。彼は、いくつかのはっきりした、そして予想しなかったパターンに気 づきました。

1913年、プリンストン大学のヘンリー・ノリス・ラッセルは星の光度をそのスペク トル型に対してプロットしました。スペクトル型もまた、温度の指標(より詳しいことは、 研究課題スペクト ル型を見てください)なので、本質的にはラッセルはヘルツシュプル ングと同じ図を作ったのです。この図はヘルツシュプルング・ラッセル図(またはH-R図) と呼ばれるようになりました。H-R図を調べることで、後世の天文学者は星の一生を描 き出したのです。

この研究課題では、自分自身のヘルツシュプルング・ラッセル図を作ります。色々 な点が何を意味しているのか、そしてH-Rを作る上でのいくつかの困難な点について学 びます。