第18章恒星――星の世界の実態を調べるThe Stars: A Celestial Census

How does the mass of the Sun compare with that of other stars in our local neighborhood?

太陽の質量は、近所のほかの恒星と比べてどうか。

Name and describe the three types of binary systems.

連星系の三つの種類の名前を挙げ、それぞれ説明しよう。

Describe two ways of determining the diameter of a star.

恒星の直径を求める二つの方法を説明しよう。

What are the largest- and smallest-known values of the mass, luminosity, surface temperature, and diameter of stars (roughly)?

恒星の質量、光度、表面温度、直径について、知られている最大値と最小値は、おおよそいくらか。

You are able to take spectra of both stars in an eclipsing binary system. List all properties of the stars that can be measured from their spectra and light curves.

食連星系の両星のスペクトルを取得できるとする。スペクトルと光度曲線から測れる星の性質を、すべて挙げよう。

Sketch an H–R diagram. Label the axes. Show where cool supergiants, white dwarfs, the Sun, and main-sequence stars are found.

H–R図を描いて軸の名前を記し、低温の超巨星、白色矮星、太陽、主系列星の位置を示そう。

Describe what a typical star in the Galaxy would be like compared to the Sun.

銀河系の典型的な恒星は、太陽に比べてどのようなものか説明しよう。

How do we distinguish stars from brown dwarfs? How do we distinguish brown dwarfs from planets?

恒星と褐色矮星をどう区別するか。褐色矮星と惑星はどう区別するか。

Describe how the mass, luminosity, surface temperature, and radius of main-sequence stars change in value going from the “bottom” to the “top” of the main sequence.

主系列の「下」から「上」へ進むと、主系列星の質量、光度、表面温度、半径の値がどう変わるか説明しよう。

One method to measure the diameter of a star is to use an object like the Moon or a planet to block out its light and to measure the time it takes to cover up the object. Why is this method used more often with the Moon rather than the planets, even though there are more planets?

恒星の直径を測る一つの方法は、月や惑星のような天体に光を遮らせ、完全に覆うまでの時間を測ることである。惑星のほうが数は多いのに、惑星より月を使うことが多いのはなぜか。

We discussed in the chapter that about half of stars come in pairs, or multiple star systems, yet the first eclipsing binary was not discovered until the eighteenth century. Why?

この章で、恒星のおよそ半分が対または多重星系をなすと説明した。それなのに、最初の食連星が18世紀まで発見されなかったのはなぜか。

Is the Sun an average star? Why or why not?

太陽は平均的な恒星だろうか。そのように考える理由を説明しよう。

Suppose you want to determine the average educational level of people throughout the nation. Since it would be a great deal of work to survey every citizen, you decide to make your task easier by asking only the people on your campus. Will you get an accurate answer? Will your survey be distorted by a selection effect? Explain.

国全体の人々の平均的な教育水準を求めたいとする。全住民を調べるのは大変なので、作業を楽にするため、自分の大学の構内にいる人だけに尋ねることにした。正確な答えが得られるだろうか。調査は選択効果でゆがめられるだろうか。説明しよう。

Why do most known visual binaries have relatively long periods and most spectroscopic binaries have relatively short periods?

既知の実視連星の大部分は周期が比較的長く、分光連星の大部分は比較的短いのはなぜか。

Figure 18.11 shows the light curve of a hypothetical eclipsing binary star in which the light of one star is completely blocked by another. What would the light curve look like for a system in which the light of the smaller star is only partially blocked by the larger one? Assume the smaller star is the hotter one. Sketch the relative positions of the two stars that correspond to various portions of the light curve.

図18.11は、一方の星の光が他方に完全に遮られる、仮想的な食連星の光度曲線である。小さい星の光が、大きい星によって一部しか遮られない系では、光度曲線はどうなるだろうか。小さい星のほうが高温だと仮定し、光度曲線の各部分に対応する二つの星の位置関係を描こう。

There are fewer eclipsing binaries than spectroscopic binaries. Explain why.

食連星が分光連星より少ないのはなぜか。説明しよう。

Within 50 light-years of the Sun, visual binaries outnumber eclipsing binaries. Why?

太陽から50光年以内では、実視連星の数が食連星を上回る。なぜか。

Which is easier to observe at large distances—a spectroscopic binary or a visual binary?

遠距離で観測しやすいのは、分光連星と実視連星のどちらか。

The eclipsing binary Algol drops from maximum to minimum brightness in about 4 hours, remains at minimum brightness for 20 minutes, and then takes another 4 hours to return to maximum brightness. Assume that we view this system exactly edge-on, so that one star crosses directly in front of the other. Is one star much larger than the other, or are they fairly similar in size? (Hint: Refer to the diagrams of eclipsing binary light curves.)

食連星アルゴルは、最高から最低の明るさまで約4時間で暗くなり、最低の明るさに20分とどまったあと、再び4時間かけて最高の明るさへ戻る。この系をちょうど真横から見ており、一方が他方の正面を横切ると仮定しよう。一方の星は他方よりはるかに大きいのか、それとも大きさはかなり似ているのか。ヒント：食連星の光度曲線の図を参照しよう。

Review this spectral data for five stars.

5個の恒星について、次のスペクトルのデータを調べよう。

Which is the hottest? Coolest? Most luminous? Least luminous? In each case, give your reasoning.

最も高温なのはどの星か。最も低温なのはどれか。光度が最高のもの、最低のものはどれか。それぞれ理由を述べよう。

Which changes by the largest factor along the main sequence from spectral types O to M—mass or luminosity?

主系列をO型からM型へたどると、倍率で見てより大きく変わるのは、質量と光度のどちらか。

Suppose you want to search for brown dwarfs using a space telescope. Will you design your telescope to detect light in the ultraviolet or the infrared part of the spectrum? Why?

宇宙望遠鏡で褐色矮星を探したいとする。望遠鏡は、スペクトルの紫外領域と赤外領域のどちらを検出するように設計するか。なぜか。

An astronomer discovers a type-M star with a large luminosity. How is this possible? What kind of star is it?

ある天文学者が、光度の大きいM型星を発見した。それはどうすれば可能か。どんな種類の星か。

Approximately 9000 stars are bright enough to be seen without a telescope. Are any of these white dwarfs? Use the information given in this chapter to explain your reasoning.

約9000個の恒星は、望遠鏡なしで見えるほど明るい。この中に白色矮星はあるだろうか。この章の情報を使い、理由を説明しよう。

Use the data in Appendix J to plot an H–R diagram for the brightest stars. Use the data from Table 18.3 to show where the main sequence lies. Do 90% of the brightest stars lie on or near the main sequence? Explain why or why not.

付録Jのデータから、最も明るい恒星のH–R図を描こう。表18.3のデータを使って主系列の位置を示そう。最も明るい星の90%は、主系列上かその近くにあるだろうか。そのように考える理由を説明しよう。

Use the diagram you have drawn for Question 26 to answer the following questions: Which star is more massive—Sirius or Alpha Centauri? Rigel and Regulus have nearly the same spectral type. Which is larger? Rigel and Betelgeuse have nearly the same luminosity. Which is larger? Which is redder?

問題26で描いた図を使って答えよう。シリウスとケンタウルス座α星では、どちらが大質量か。リゲルとレグルスのスペクトル型はほぼ同じだが、大きいのはどちらか。リゲルとベテルギウスの光度はほぼ同じだが、大きいのはどちらか。赤いのはどちらか。

Use the data in Appendix I to plot an H–R diagram for this sample of nearby stars. How does this plot differ from the one for the brightest stars in Question 26? Why?

付録Iのデータを使い、この近くの恒星の標本についてH–R図を描こう。問題26の最も明るい星の図とはどう違うか。なぜか。

If a visual binary system were to have two equal-mass stars, how would they be located relative to the center of the mass of the system? What would you observe as you watched these stars as they orbited the center of mass, assuming very circular orbits, and assuming the orbit was face on to your view?

実視連星系をなす二つの星の質量が等しいとしたら、系の重心に対してどこに位置するか。ほぼ円軌道で、その軌道を正面から見ていると仮定すると、重心のまわりを回る二つの星を見て、どんな動きが観測されるだろうか。

Two stars are in a visual binary star system that we see face on. One star is very massive whereas the other is much less massive. Assuming circular orbits, describe their relative orbits in terms of orbit size, period, and orbital velocity.

実視連星系の二つの星を、軌道の正面から見ている。一方は非常に大質量で、もう一方の質量はずっと小さい。円軌道を仮定し、軌道の大きさ、周期、軌道速度を使って、両者の相対的な軌道を説明しよう。

Describe the spectra for a spectroscopic binary for a system comprised of an F-type and L-type star. Assume that the system is too far away to be able to easily observe the L-type star.

F型星とL型星からなる系の、分光連星としてのスペクトルを説明しよう。系は遠すぎて、L型星を容易には観測できないと仮定する。

Figure 18.7 shows the velocity of two stars in a spectroscopic binary system. Which star is the most massive? Explain your reasoning.

図18.7は、分光連星系の二つの星の速度を示す。質量が大きいのはどちらか。理由を説明しよう。

You go out stargazing one night, and someone asks you how far away the brightest stars we see in the sky without a telescope are. What would be a good, general response? (Use Appendix J for more information.)

ある夜、星を眺めに出かけると、肉眼で見える最も明るい星々はどのくらい遠いのかと尋ねられた。全体として適切な答えは、どのようなものだろうか。詳しくは付録Jを参照しよう。

If you were to compare three stars with the same surface temperature, with one star being a giant, another a supergiant, and the third a main-sequence star, how would their radii compare to one another?

表面温度が同じで、一つは巨星、一つは超巨星、もう一つは主系列星という3個の星を比べたら、その半径は互いにどう違うか。

Are supergiant stars also extremely massive? Explain the reasoning behind your answer.

超巨星は、質量も極めて大きいのだろうか。答えの根拠を説明しよう。

Consider the following data on four stars:

4個の星の次のデータを考えよう。

Which star would have the largest radius? Which star would have the smallest radius? Which star is the most common in our area of the Galaxy? Which star is the least common?

半径が最大の星はどれか。最小なのはどれか。銀河系の私たちの近所で、最も多いのはどの星の種類か。最も少ないのはどれか。