第19章天体までの距離Celestial Distances

No known star (other than the Sun) is within 1 light-year or even 1 parsec of Earth. The stellar neighbors nearest the Sun are three stars in the constellation of Centaurus. To the unaided eye, the brightest of these three stars is Alpha Centauri, which is only 30^○ from the south celestial pole and hence not visible from the mainland United States. Alpha Centauri itself is a binary star—two stars in mutual revolution—too close together to be distinguished without a telescope. These two stars are 4.4 light-years from us. Nearby is a third faint star, known as Proxima Centauri. Proxima, with a distance of 4.25 light-years, is slightly closer to us than the other two stars. If Proxima Centauri is part of a triple star system with the binary Alpha Centauri, as seems likely, then its orbital period may be longer than 500,000 years.

太陽以外で、地球から1光年以内、あるいは1パーセク以内にさえある恒星は、知られていない。太陽に最も近い隣人は、ケンタウルス座の三つの星である。肉眼で見ると、この中で最も明るいのはケンタウルス座α星だ。天の南極からわずか30度の位置にあるため、アメリカ本土からは見えない。ケンタウルス座α星自体が、互いの周りを回る二つの星からなる連星である。二つの星は近接しており、望遠鏡なしでは見分けられない。私たちからの距離は4.4光年である。その近くには、プロキシマ・ケンタウリという、3番目の暗い星がある。距離は4.25光年で、ほかの二つより少し近い。プロキシマが、考えられているとおり、ケンタウルス座α星の連星とともに三重星系をなしているなら、公転周期は50万年を超えるかもしれない。

Proxima Centauri is an example of the most common type of star, and our most common type of stellar neighbor (as we saw in Stars: A Celestial Census.) Low-mass red M dwarfs make up about 70% of all stars and dominate the census of stars within 10 parsecs (33 light-years) of the Sun. For example, a recent survey of the solar neighborhood counted 357 stars and brown dwarfs within 10 parsecs, and 248 of these are red dwarfs. Yet, if you wanted to see an M dwarf with your naked eye, you would be out of luck. These stars only produce a fraction of the Sun’s light, and nearly all of them require a telescope to be detected.

プロキシマ・ケンタウリは、最もありふれた種類の恒星の一例であり、太陽の近所でも最もよく見かける種類である。「恒星――星の世界の実態を調べる」で見たように、低質量で赤いM型矮星は、全恒星の約70％を占め、太陽から10パーセク、33光年以内の星の調査でも多数を占める。例えば、近年の太陽近傍の調査では、10パーセク以内の恒星と褐色矮星357個のうち、248個が赤色矮星だった。それなのに、M型矮星を肉眼で見たいと思っても、運がない。これらの星が出す光は太陽のほんの一部にすぎず、ほぼどれも、見つけるには望遠鏡が必要だからだ。

The nearest star visible without a telescope from most of the United States is the brightest appearing of all the stars, Sirius, which has a distance of a little more than 8 light-years. It too is a binary system, composed of a faint white dwarf orbiting a bluish-white, main-sequence star. It is an interesting coincidence of numbers that light reaches us from the Sun in about 8 minutes and from the next brightest star in the sky in about 8 years.

アメリカの大半の地域から、望遠鏡なしで見える最も近い恒星は、夜空の恒星の中で最も明るく見えるシリウスである。距離は8光年余りだ。これも連星系で、青白い主系列星の周りを、暗い白色矮星が回っている。光が太陽から私たちへ届くまで約8分、空でその次に明るい恒星からは約8年かかるというのは、面白い数字の一致である。

The measurements of stellar parallax were revolutionized by the launch of the spacecraft Hipparcos in 1989, which measured distances for thousands of stars out to about 300 light-years with an accuracy of 10 to 20% (see Figure 19.8 and the feature on Parallax and Space Astronomy). However, even 300 light-years are less than 1% the size of our Galaxy’s main disk.

恒星の視差測定は、1989年のヒッパルコス衛星の打ち上げで一変した。この衛星は、約300光年先までの数千個の恒星について、10〜20％の精度で距離を測った（図19.8と、囲み記事「視差と宇宙からの天文学」を参照）。それでも300光年は、天の川銀河の主要な円盤の大きさの1％にも満たない。

In December 2013, the successor to Hipparcos, named Gaia, was launched by the European Space Agency. Gaia is measuring the position and distances to almost one billion stars with an accuracy of a few millionths of an arcsecond. Gaia’s distance limit extends well beyond Hipparcos, studying stars out to 30,000 light-years (100 times farther than Hipparcos, covering nearly 1/3 of the galactic disk). Gaia is also able to measure proper motionsProper motion (as discussed in Analyzing Starlight, is the motion of a star across the sky (perpendicular to our line of sight.) for thousands of stars in the halo of the Milky Way—something that can only be done for the brightest stars right now. At the end of Gaia’s mission, we will not only have a three-dimensional map of a large fraction of our own Milky Way Galaxy, but we will also have a strong link in the chain of cosmic distances that we are discussing in this chapter. Yet, to extend this chain beyond Gaia’s reach and explore distances to nearby galaxies, we need some completely new techniques.

2013年12月、ヨーロッパ宇宙機関は、ヒッパルコスの後継となるガイアを打ち上げた。ガイアは、約10億個の星の位置と距離を、数百万分の1秒角という精度で測定している。距離測定の範囲はヒッパルコスを大きく超え、3万光年先まで届く。ヒッパルコスの100倍遠く、銀河円盤のほぼ3分の1に及ぶ。ガイアはまた、天の川銀河のハローにある数千個の星についても、固有運動を測定できる。「星の光を分析する」で取り上げた固有運動とは、視線に垂直な方向に、星が空を横切って動くことである。それまでは、最も明るい星でしかできなかった測定だ。ガイアの計画が終わるころには、天の川銀河の広い範囲について、3次元の地図が得られるだけでなく、この章で扱う宇宙の距離を測る連鎖にも、強力な一つのつながりが加わる。それでも、ガイアの届く範囲を超えて、近くの銀河まで距離測定を延ばすには、まったく新しい方法が必要になる。