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

In this chapter and Analyzing Starlight, we described some of the characteristics by which we might classify stars and how those are measured. These ideas are summarized in Table 18.2. We have also given an example of a relationship between two of these characteristics in the mass-luminosity relation. When the characteristics of large numbers of stars were measured at the beginning of the twentieth century, astronomers were able to begin a deeper search for patterns and relationships in these data.

この章と「星の光を分析する」では、恒星の分類に使える性質と、その測定方法の一部を説明した。表18.2にまとめてある。また、二つの性質の間の関係の例として、質量–光度関係を示した。20世紀の初め、多数の恒星の性質が測定されると、天文学者はデータの中のパターンや関係を、より深く探り始められるようになった。

To help understand what sorts of relationships might be found, let’s look briefly at a range of data about human beings. If you want to understand humans by comparing and contrasting their characteristics—without assuming any previous knowledge of these strange creatures—you could try to determine which characteristics lead you in a fruitful direction. For example, you might plot the heights of a large sample of humans against their weights (which is a measure of their mass). Such a plot is shown in Figure 18.12 and it has some interesting features. In the way we have chosen to present our data, height increases upward, whereas weight increases to the left. Notice that humans are not randomly distributed in the graph. Most points fall along a sequence that goes from the upper left to the lower right.

どのような関係が見つかりうるかを理解するため、人間についてのさまざまなデータを少し見てみよう。この奇妙な生き物についての予備知識を一切仮定せず、性質を比べて人間を理解したいなら、どの性質が有益な方向へ導くかを調べるだろう。たとえば、大勢の人の標本について、身長を、質量の指標である体重に対して描いてみるかもしれない。図18.12がそのグラフで、興味深い特徴がある。ここで選んだ示し方では、身長は上へ行くほど、体重は左へ行くほど増える。人間がグラフ上に無作為に散らばっているわけではないことに注目しよう。ほとんどの点は、左上から右下へ続く一つの列に沿っている。

We can conclude from this graph that human height and weight are related. Generally speaking, taller human beings weigh more, whereas shorter ones weigh less. This makes sense if you are familiar with the structure of human beings. Typically, if we have bigger bones, we have more flesh to fill out our larger frame. It’s not mathematically exact—there is a wide range of variation—but it’s not a bad overall rule. And, of course, there are some dramatic exceptions. You occasionally see a short human who is very overweight and would thus be more to the bottom left of our diagram than the average sequence of people. Or you might have a very tall, skinny fashion model with great height but relatively small weight, who would be found near the upper right.

このグラフから、人間の身長と体重には関係があると結論できる。一般に背の高い人は体重が重く、低い人は軽い。人間の構造を知っていれば、これは筋が通っている。通常、骨が大きければ、大きな骨格を埋める肉も多くなる。ばらつきの幅が広いため数学的に厳密ではないが、全体的な規則としては悪くない。もちろん、著しい例外もある。ときには、背は低いが体重が非常に重い人がいて、図の平均的な列より左下に来るだろう。また、非常に背が高く、細いファッションモデルなら、身長は高いが体重は比較的軽く、右上近くに位置するだろう。

A similar diagram has been found extremely useful for understanding the lives of stars. In 1913, American astronomer Henry Norris Russell plotted the luminosities of stars against their spectral classes (a way of denoting their surface temperatures). This investigation, and a similar independent study in 1911 by Danish astronomer Ejnar Hertzsprung, led to the extremely important discovery that the temperature and luminosity of stars are related (Figure 18.13).

似たような図が、恒星の一生を理解するのに極めて役立つことがわかった。1913年、アメリカの天文学者ヘンリー・ノリス・ラッセルは、恒星の光度を、表面温度を表すスペクトル型に対して描いた。この研究と、デンマークの天文学者アイナー・ヘルツシュプルングによる1911年の同様の独立した研究が、恒星の温度と光度には関係があるという、極めて重要な発見につながった（図18.13）。