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第17章星の光を分析するAnalyzing Starlight

Key Concepts and Summary重要事項のまとめ

Spectra of stars of the same temperature but different atmospheric pressures have subtle differences, so spectra can be used to determine whether a star has a large radius and low atmospheric pressure (a giant star) or a small radius and high atmospheric pressure. Stellar spectra can also be used to determine the chemical composition of stars; hydrogen and helium make up most of the mass of all stars. Measurements of line shifts produced by the Doppler effect indicate the radial velocity of a star. Broadening of spectral lines by the Doppler effect is a measure of rotational velocity. A star can also show proper motion, due to the component of a star’s space velocity across the line of sight.

温度が同じでも大気圧が異なる恒星のスペクトルには、微妙な違いがある。そのため、スペクトルから、半径が大きく大気圧が低い巨星か、半径が小さく大気圧が高い恒星かを判別できる。また、恒星スペクトルから化学組成もわかり、すべての恒星で質量の大部分を水素とヘリウムが占めている。ドップラー効果による線のずれを測ると、恒星の視線速度がわかる。ドップラー効果によるスペクトル線の広がりは、自転速度の指標である。また、恒星の空間速度のうち視線を横切る成分によって、固有運動が見られることもある。

For Further Explorationさらに探究するために

Articles記事

Becker, B. “How William Huggins Shaped Astrophysics.” Astronomy (September 2018): 44. On how he used spectroscopy and the Doppler effect to determine motions of stars.

Becker, B.「How William Huggins Shaped Astrophysics」『Astronomy』2018年9月号、44ページ。分光法とドップラー効果を用いて、ハギンズが恒星の運動をどのように求めたかを紹介する。

Berman, B. “Magnitude Cum Laude.” Astronomy (December 1998): 92. How we measure the apparent brightnesses of stars is discussed.

Berman, B.「Magnitude Cum Laude」『Astronomy』1998年12月号、92ページ。恒星の見かけの明るさを測る方法を論じる。

Croswell, K. “Who Really Discovered Stellar Proper Motion.” Sky & Telescope(June 2022): 30. Argues that it wasn’t Halley, but Cassini, using Arcturus.

Croswell, K.「Who Really Discovered Stellar Proper Motion」『Sky & Telescope』2022年6月号、30ページ。固有運動を発見したのはハレーではなく、アークトゥルスを調べたカッシーニだったと論じる。

Dvorak, J. “The Women Who Created Modern Astronomy [including Annie Cannon].” Sky & Telescope (August 2013): 28.

Dvorak, J.「The Women Who Created Modern Astronomy」『Sky & Telescope』2013年8月号、28ページ。アニー・キャノンを含め、近代天文学を作った女性たちを扱う。

Gottlieb, S. “Williamina Fleming’s Deep-Sky Discoveries.” Sky & Telescope(August 2023): 20. On the work of the pioneering woman astronomer.

Gottlieb, S.「Williamina Fleming’s Deep-Sky Discoveries」『Sky & Telescope』2023年8月号、20ページ。先駆的な女性天文学者フレミングの仕事を紹介する。

Hearnshaw, J. “Origins of the Stellar Magnitude Scale.” Sky & Telescope (November 1992): 494. A good history of how we have come to have this cumbersome system is discussed.

Hearnshaw, J.「Origins of the Stellar Magnitude Scale」『Sky & Telescope』1992年11月号、494ページ。この扱いにくい等級の仕組みが、どのように成立したかを知るのに適した歴史解説。

Hirshfeld, A. “The Absolute Magnitude of Stars.” Sky & Telescope (September 1994): 35.

Hirshfeld, A.「The Absolute Magnitude of Stars」『Sky & Telescope』1994年9月号、35ページ。

Kaler, J. “Stars in the Cellar: Classes Lost and Found.” Sky & Telescope (September 2000): 39. An introduction is provided for spectral types and the new classes L and T.

Kaler, J.「Stars in the Cellar: Classes Lost and Found」『Sky & Telescope』2000年9月号、39ページ。スペクトル型と、新しいL型・T型を紹介する。

Kaler, J. “Origins of the Spectral Sequence.” Sky & Telescope (February 1986): 129.

Kaler, J.「Origins of the Spectral Sequence」『Sky & Telescope』1986年2月号、129ページ。

Morley, C. “The In-Betweeners.” Sky & Telescope(March 2022): 34. On objects that could be brown dwarfs or large exoplanets.

Morley, C.「The In-Betweeners」『Sky & Telescope』2022年3月号、34ページ。褐色矮星とも大きな系外惑星とも考えられる天体を扱う。

Sneden, C. “Reading the Colors of the Stars.” Astronomy (April 1989): 36. This article includes a discussion of what we learn from spectroscopy.

Sneden, C.「Reading the Colors of the Stars」『Astronomy』1989年4月号、36ページ。分光法から何がわかるかについての解説を含む。

Steffey, P. “The Truth about Star Colors.” Sky & Telescope (September 1992): 266. The color index and how the eye and film “see” colors are discussed.

Steffey, P.「The Truth about Star Colors」『Sky & Telescope』1992年9月号、266ページ。色指数と、人間の目やフィルムが色をどう「見る」かを論じる。

Tomkins, J. “Once and Future Celestial Kings.” Sky & Telescope (April 1989): 59. Calculating the motion of stars and determining which stars were, are, and will be brightest in the sky are discussed.

Tomkins, J.「Once and Future Celestial Kings」『Sky & Telescope』1989年4月号、59ページ。恒星の運動を計算し、過去・現在・未来の空で、どの恒星が最も明るいかを求める方法を論じる。

Tyson, P. “What is the Stellar Magnitude System?” Sky & Telescope(May 2023): 72. Introduction for beginners.

Tyson, P.「What is the Stellar Magnitude System?」『Sky & Telescope』2023年5月号、72ページ。初心者向けの入門記事。

Websitesウェブサイト

Annie J. Cannon page at Project Continua: http://www.projectcontinua.org/annie-jump-cannon/. A summary of her life and work.

Project ContinuaのAnnie J. Cannonのページ：http://www.projectcontinua.org/annie-jump-cannon/。生涯と仕事の概要。

Brown Dwarfs: An Introduction: https://www.space.com/23798-brown-dwarfs.html. A short guide by a journalist.

Brown Dwarfs: An Introduction：https://www.space.com/23798-brown-dwarfs.html。ジャーナリストによる、褐色矮星の短い入門解説。

Huggins, Sir William: Scientific Obituary: https://ia802906.us.archive.org/1/items/jstor-40691722/40691722.pdf. A long, personal article from 1910 by astronomer William Campbell.

Huggins, Sir William: Scientific Obituary：https://ia802906.us.archive.org/1/items/jstor-40691722/40691722.pdf。天文学者ウィリアム・キャンベルが1910年に書いた、個人的な思い出を含む長い追悼記事。

Unheard Voices! The Contributions of Women to Astronomy: A Resource Guide: http://bit.ly/astronomywomen.

Unheard Voices! The Contributions of Women to Astronomy: A Resource Guide：http://bit.ly/astronomywomen。天文学への女性の貢献に関する資料案内。

What Is Stellar Magnitude: https://earthsky.org/astronomy-essentials/what-is-stellar-magnitude/. A beginner’s introduction to the system of magnitudes for objects in the sky.

What Is Stellar Magnitude：https://earthsky.org/astronomy-essentials/what-is-stellar-magnitude/。空の天体の等級の仕組みを紹介する初心者向けの解説。

Videos動画

Effect of Proper Motion on the Appearance of the Big Dipper over 200,000 years: https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast162/Movies/proper.html. Short animation, in several formats, to show the Big Dipper between 100,000 BC and 100,000 AD.

固有運動が20万年間で北斗七星の見かけに及ぼす影響：https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast162/Movies/proper.html。紀元前10万年から西暦10万年までの北斗七星を示す短いアニメーション。複数の形式で提供されている。

Stellar Spectroscopy: What we Can Learn about the Stars: https://www.youtube.com/watch?v=oM5lEG2woA0. An introduction by an enthusiastic Australian physics teacher (16:44).

Stellar Spectroscopy: What we Can Learn about the Stars：https://www.youtube.com/watch?v=oM5lEG2woA0。熱意あるオーストラリアの物理教師による、恒星分光法の入門解説（16分44秒）。

Understanding the Magnitude System for Stars: https://www.youtube.com/watch?v=9P8Veb_AlJ0. An introduction by amateur astronomer Robert Fuller (5:32).

Understanding the Magnitude System for Stars：https://www.youtube.com/watch?v=9P8Veb_AlJ0。アマチュア天文学者ロバート・フラーによる、恒星の等級の仕組みの入門解説（5分32秒）。

Unraveling Starlight: William and Margaret Huggins and the Rise of the New Astronomy: https://www.youtube.com/watch?v=AWDKuEgyuQw. A nontechnical talk by Dr. Barbara Becker, astronomy historian, who wrote a book by that title (51:52).

Unraveling Starlight: William and Margaret Huggins and the Rise of the New Astronomy：https://www.youtube.com/watch?v=AWDKuEgyuQw。同名の著書を書いた天文学史家バーバラ・ベッカー博士による、専門知識を要しない講演（51分52秒）。

When You Are Just Too Small to be a Star: https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. 2013 Public Talk on Brown Dwarfs and Planets by Dr. Gibor Basri of the University of California–Berkeley (1:32:52).

When You Are Just Too Small to be a Star：https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU。カリフォルニア大学バークレー校のギボール・バスリ博士が、2013年に行った褐色矮星と惑星についての公開講演（1時間32分52秒）。

Collaborative Group Activitiesグループで取り組もう

  1. The Voyagers in Astronomy feature on Annie Cannon: Classifier of the Stars discusses some of the difficulties women who wanted to do astronomy faced in the first half of the twentieth century. What does your group think about the situation for women today? Do men and women have an equal chance to become scientists? Discuss with your group whether, in your experience, boys and girls were equally encouraged to do science and math where you went to school.

    英語のヒント

    「天文学を切り開いた人々」の特集「アニー・キャノン――星を分類した人」では、20世紀前半、天文学をしたい女性が直面した困難の一部を紹介した。現在の女性の状況を、グループではどう考えるか。男性と女性には、科学者になる機会が等しくあるだろうか。自分たちが通った学校では、科学や数学に取り組むよう、男子と女子が等しく励まされていたか。経験に基づいて話し合おう。

  2. In the section on magnitudes in The Brightness of Stars, we discussed how this old system of classifying how bright different stars appear to the eye first developed. Your authors complained about the fact that this old system still has to be taught to every generation of new students. Can your group think of any other traditional systems of doing things in science and measurement where tradition rules even though common sense says a better system could certainly be found. Explain. (Hint: Try Daylight Savings Time, or metric versus English units.)

    英語のヒント

    「星の明るさ」の等級についての節では、肉眼で見た恒星の明るさを分類する古い仕組みが、初めにどう発達したかを述べた。著者たちは、この古い仕組みを今も新しい世代の学生全員に教えなければならないことに、不満を述べた。科学や測定で、常識的にはもっとよい仕組みがあるはずなのに、伝統が優先される例を、ほかにも考えられるだろうか。説明しよう。ヒント：夏時間や、メートル法とヤード・ポンド法の違いを考えてみよう。

  3. Suppose you could observe a star that has only one spectral line. Could you tell what element that spectral line comes from? Make a list of reasons with your group about why you answered yes or no.

    スペクトル線が1本しかない恒星を観測できたとする。その線がどの元素に由来するか、判断できるだろうか。「できる」または「できない」と答えた理由を、グループで一覧にしよう。

  4. A wealthy alumnus of your college decides to give $50 million to the astronomy department to build a world-class observatory for learning more about the characteristics of stars. Have your group discuss what kind of equipment they would put in the observatory. Where should this observatory be located? Justify your answers. (You may want to refer back to the Astronomical Instruments chapter and to revisit this question as you learn more about the stars and equipment for observing them in future chapters.)

    英語のヒント

    あなたの大学の裕福な卒業生が、恒星の性質をさらに詳しく調べるため、世界水準の天文台を建てようと、天文学科へ5000万ドル寄付することを決めた。どのような装置を天文台に設置するか、グループで話し合おう。どこに建設すべきだろうか。答えの根拠を示そう。「天文学の観測装置」の章を参照し、今後の章で恒星や観測装置をさらに学んだあとに、この問いへ戻ってもよい。

  5. For some astronomers, introducing a new spectral type for the stars (like the types L, T, and Y discussed in the text) is similar to introducing a new area code for telephone calls. No one likes to disrupt the old system, but sometimes it is simply necessary. Have your group make a list of steps an astronomer would have to go through to persuade colleagues that a new spectral class is needed.

    英語のヒント

    天文学者の中には、本文のL、T、Y型のような新しいスペクトル型の導入を、電話の新しい市外局番の導入に似ていると感じる人もいる。古い仕組みを乱したい人はいないが、必要になることもある。新たなスペクトル型が必要だと同僚を説得するために、天文学者はどのような手順を踏む必要があるか、グループで一覧にしよう。