第19章天体までの距離Celestial Distances
Key Concepts and Summary重要事項のまとめ
Stars with identical temperatures but different pressures (and diameters) have somewhat different spectra. Spectral classification can therefore be used to estimate the luminosity class of a star as well as its temperature. As a result, a spectrum can allow us to pinpoint where the star is located on an H–R diagram and establish its luminosity. This, with the star’s apparent brightness, again yields its distance. The various distance methods can be used to check one against another and thus make a kind of distance ladder which allows us to find even larger distances.
温度が同じでも、圧力や直径が異なる星では、スペクトルに多少の違いがある。したがってスペクトル分類から、温度とともに光度階級も見積もれる。H–R図のどこにあるかが定まり、光度が分かるということだ。その光度と見かけの明るさから、再び距離を求められる。さまざまな距離測定法は、互いに照合して確かめられる。こうして一種の距離はしごを作ることで、さらに遠い距離まで求められる。
For Further Explorationさらに探究するために
Articles記事
Abramson, G. “Placing the Pleiades.” Sky &Telescope (March 2019): 26. How the Gaia mission is determining the distance to the cluster.
Abramson, G.「プレアデス星団の位置を定める」（Placing the Pleiades）、Sky & Telescope、2019年3月、26ページ。ガイア計画が星団までの距離をどう求めているか。
Cooper, K. “Meet the Neighbors: The Nearest Stars.” Sky &Telescope (January 2019): 34. How the RECONS Project finds the nearest stars and their distances.
Cooper, K.「ご近所に会おう――最も近い恒星」（Meet the Neighbors: The Nearest Stars）、Sky & Telescope、2019年1月、34ページ。RECONS計画が近くの恒星と、その距離を見つける方法。
Hirshfeld, A. “The Race to Measure the Cosmos.” Sky &Telescope (November 2001): 38. On parallax.
Hirshfeld, A.「宇宙を測る競争」（The Race to Measure the Cosmos）、Sky & Telescope、2001年11月、38ページ。視差について。
Rafferty, T. “Mason and Dixon’s Great Venus Adventure.” Sky &Telescope (March 2022): 28. Using the 1761 transit of Venus for parallax measurement.
Rafferty, T.「メイソンとディクソンの金星大冒険」（Mason and Dixon’s Great Venus Adventure）、Sky & Telescope、2022年3月、28ページ。1761年の金星の日面通過を使った視差測定。
Sarajedini, A. “How Pulsating Stars Unlock our Universe.” Astronomy (July 2020): 56. On RR Lyrae variable stars and how they help us measure distances.
Sarajedini, A.「脈動する星が宇宙を解き明かす」（How Pulsating Stars Unlock our Universe）、Astronomy、2020年7月、56ページ。こと座RR型変光星と、その距離測定への役割。
Schilling, G. “Keep Your Distance.” Sky &Telescope (October 2022): 12. Excellent summary and update of the various distance methods astronomers use, including variable stars.
Schilling, G.「距離を保とう」（Keep Your Distance）、Sky & Telescope、2022年10月、12ページ。変光星を含め、天文学で使うさまざまな距離測定法を、最新情報とともに分かりやすくまとめる。
Schilling, G. “The Gaia Revolution.” Sky &Telescope (February 2023): 34. On the work of the European satellite mapping the sky with unprecedented accuracy in three dimensions.
Schilling, G.「ガイア革命」（The Gaia Revolution）、Sky & Telescope、2023年2月、34ページ。かつてない精度で空を3次元に地図化する、ヨーロッパの衛星の仕事。
Sobel, D. “Remembering Henrietta Leavitt.” Sky &Telescope (December 2021): 12. Her life and astronomical work.
Sobel, D.「ヘンリエッタ・リービットをしのぶ」（Remembering Henrietta Leavitt）、Sky & Telescope、2021年12月、12ページ。その生涯と天文学での業績。
Trefil, J. “Puzzling Out Parallax.” Astronomy (September 1998): 46. On the concept and history of parallax.
Trefil, J.「視差を解きほぐす」（Puzzling Out Parallax）、Astronomy、1998年9月、46ページ。視差の概念と歴史。
Websitesウェブサイト
ABCs of Distance: https://www.astro.ucla.edu/~wright/distance.htm. Astronomer Ned Wright (UCLA) gives a concise primer on many different methods of obtaining distances. This site is at a higher level than our textbook, but is an excellent review for those with some background in astronomy.
距離のABC（ABCs of Distance）。UCLAの天文学者ネッド・ライトが、距離を求める多様な方法を簡潔に紹介する。この教科書より高度だが、天文学の予備知識がある人には、よい復習になる。
American Association of Variable Star Observers (AAVSO): https://www.aavso.org/. This organization of amateur astronomers helps to keep track of variable stars; its site has some background material, observing instructions, and links.
アメリカ変光星観測者協会（AAVSO）。変光星の追跡を支えるアマチュア天文学者の団体。サイトには基礎資料、観測の手引き、関連リンクがある。
Friedrich Wilhelm Bessel: https://messier.seds.org/xtra/Bios/bessel.html. A brief site about the first person to detect stellar parallax, with references and links.
フリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセル。恒星の視差を初めて検出した人物についての短い紹介。参考文献とリンクもある。
Gaia Satellite: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia. News from the Gaia mission, including images and a blog of the latest findings.
ガイア衛星。画像や最新の発見を紹介するブログを含む、ガイア計画のニュース。
Hipparcos: https://www.cosmos.esa.int/web/hipparcos. Background, results, catalogs of data, and educational resources from the Hipparcos mission to observe parallaxes from space. Some sections are technical, but others are accessible to students.
ヒッパルコス。宇宙から視差を観測した計画の背景、成果、データ星表、教育資料。一部は専門的だが、学生にも読める部分がある。
John Goodricke: The Deaf Astronomer: https://www.bbc.com/news/magazine-20725639. A biographical article from the BBC.
ジョン・グッドリック――耳の聞こえない天文学者。BBCによる伝記記事。
Women in Astronomy: https://bit.ly/astronomywomen. A guide to readings and websites, with more about Henrietta Leavitt’s and other women’s contributions to astronomy and the obstacles they faced.
天文学の女性たち。リービットをはじめとする女性の天文学への貢献と、直面した障壁について、読み物やサイトを紹介する案内。
Videos動画
Astrolympics: Distance: https://www.youtube.com/watch?v=2zvgd88rc_Q. Very basic introduction that uses Olympic images and sports to take a look at distances in space and to define a light-year (4:27).
アストロリンピックス――距離。オリンピックの画像やスポーツを使い、宇宙の距離と光年の定義を紹介する、ごく基礎的な動画（4分27秒）。
Gaia’s Astronomical Revolution: https://www.youtube.com/watch?v=Q_SnUBqXTEs. Explains the mission to find the position and motion of a huge number of stars (3:57).
ガイアが起こす天文学の革命。膨大な数の星の位置と運動を求める計画を説明する（3分57秒）。
Gaia’s Mission: Solving the Celestial Puzzle: https://www.youtube.com/watch?v=oGri4YNggoc. Describes the Gaia mission and what scientists hope to learn, from Cambridge University (19:58).
ガイアの使命――天のパズルを解く。ケンブリッジ大学による、ガイア計画と、科学者が何を知ろうとしているかの紹介（19分58秒）。
Henrietta Leavitt: Ahead of Her Time: https://www.youtube.com/watch?v=XQv03YqEPNM. A brief introduction to her life and work, from the HubbleCast series (4:34).
ヘンリエッタ・リービット――時代に先んじた人。HubbleCastシリーズによる、生涯と仕事の短い紹介（4分34秒）。
Hipparcos: Route Map to the Stars: https://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/1997/05/Hipparcos_Route_Maps_to_the_Stars_May_97. This ESA video describes the Hipparcos mission to measure precise parallaxes (14:32).
ヒッパルコス――星への道を描く。精密な視差を測るヒッパルコス計画を説明するESAの動画（14分32秒）。
How Big Is the Universe: https://www.youtube.com/watch?v=K_xZuopg4Sk. Astronomer Pete Edwards from the British Institute of Physics discusses the size of the universe and gives a step-by-step introduction to the methods of astronomical distances (6:22).
宇宙はどれほど大きいか。イギリス物理学会の天文学者ピート・エドワーズが、宇宙の大きさを論じ、天体の距離測定法を段階的に紹介する（6分22秒）。
Measuring the Universe: https://vimeo.com/41434123. Basic explanation of parallax, standard candles, Doppler shift, and Hubble’s Law using animated drawings, narrated by Dr. Olivia Johnson (4:15).
宇宙を測る。視差、標準光源、ドップラー偏移、ハッブルの法則を、動く図で基礎から説明する。語りはオリヴィア・ジョンソン博士（4分15秒）。
Women in Astronomy: https://www.youtube.com/watch?v=5vMR7su4fi8. Emily Rice (CUNY) gives a talk on the contributions of women to astronomy, with many historical and contemporary examples, and an analysis of modern trends (52:54).
天文学の女性たち。ニューヨーク市立大学のエミリー・ライスが、歴史上と現代の多くの例を挙げ、現代の傾向も分析しながら、女性の天文学への貢献を講演する（52分54秒）。
Collaborative Group Activitiesグループで取り組もう
In this chapter, we explain the various measurements that have been used to establish the size of a standard meter. Your group should discuss why we have changed the definitions of our standard unit of measurement in science from time to time. What factors in our modern society contribute to the growth of technology? Does technology “drive” science, or does science “drive” technology? Or do you think the two are so intertwined that it’s impossible to say which is the driver?
英語のヒント
この章では、標準となる1メートルの長さを定めるために使われた、さまざまな測定を説明した。科学の標準的な測定単位の定義を、なぜ時折変えてきたのか、グループで話し合いなさい。現代社会のどのような要因が、技術の発展に寄与しているか。技術が科学を「動かす」のか、それとも科学が技術を「動かす」のか。あるいは両者は深く絡み合っていて、どちらが原動力かは言えないと考えるか。
Cepheids are scattered throughout our own Milky Way Galaxy, but the period-luminosity relation was discovered from observations of the Magellanic Clouds, a satellite galaxy now known to be about 160,000 light-years away. What reasons can you give to explain why the relation was not discovered from observations of cepheids in our own Galaxy? Would your answer change if there were a small cluster in our own Galaxy that contained 20 cepheids? Why or why not?
英語のヒント
セファイドは天の川銀河全体に散らばっている。それなのに周期–光度関係は、現在は約16万光年先の伴銀河と分かっている、マゼラン雲の観測から発見された。天の川銀河のセファイドを観測しても関係が見つからなかった理由として、何が考えられるか。もし天の川銀河に、20個のセファイドを含む小さな星団があったなら、答えは変わるか。その理由も述べなさい。
You want to write a proposal to use the Hubble Space Telescope to look for the brightest cepheids in galaxy M100 and estimate their luminosities. What observations would you need to make? Make a list of all the reasons such observations are harder than it first might appear.
英語のヒント
ハッブル宇宙望遠鏡を使い、銀河M100で最も明るいセファイドを探して、その光度を見積もる観測提案書を書きたい。どのような観測が必要か。観測が一見した以上に難しい理由を、できるだけ挙げなさい。
Why does your group think so many different ways of naming stars developed through history? (Think back to the days before everyone connected online.) Are there other fields where things are named confusingly and arbitrarily? How do stars differ from other phenomena that science and other professions tend to catalog?
英語のヒント
歴史を通じて、星の命名法がこれほど多様に発達した理由を、グループではどう考えるか。誰もがオンラインでつながる前の時代を想像してみよう。混乱を招く、あるいは統一されていない命名をする分野は、ほかにもあるか。科学やほかの専門分野で一覧にまとめられる現象と比べ、星にはどのような違いがあるか。
Although cepheids and RR Lyrae variable stars tend to change their brightness pretty regularly (while they are in that stage of their lives), some variable stars are unpredictable or change their behavior even during the course of a single human lifetime. Amateur astronomers all over the world follow such variable stars patiently and persistently, sending their nightly observations to huge databases that are being kept on the behavior of many thousands of stars. None of the hobbyists who do this get paid for making such painstaking observations. Have your group discuss why they do it. Would you ever consider a hobby that involves so much work, long into the night, often on work nights? If observing variable stars doesn’t pique your interest, is there something you think you could do as a volunteer after college that does excite you? Why?
英語のヒント
セファイドやこと座RR型変光星は、その進化段階にある間、かなり規則的に明るさを変える。しかし、予測できない変光星や、人間の一生の間にさえ、ふるまいを変える変光星もある。世界中のアマチュア天文学者は、こうした星を辛抱強く、根気よく追跡している。そして、何千もの星のふるまいを記録する巨大なデータベースへ、毎晩の観測結果を送っている。手間のかかる観測をしても、この愛好家たちに報酬は出ない。なぜ取り組むのかを話し合いなさい。翌日が仕事の日にも、夜遅くまでこれほど手間を掛ける趣味を、自分なら考えるだろうか。変光星の観測に興味を引かれないなら、大学を出たあと、ボランティアとして取り組めそうで、心が躍ることはあるか。理由も述べなさい。
In Figure 19.8, the highest concentration of stars occurs in the middle of the main sequence. Can your group give reasons why this might be so? Why are there fewer very hot stars and fewer very cool stars on this diagram?
図19.8では、主系列の中央付近に星が最も密集している。グループで、その理由を挙げなさい。この図で、とても高温の星と、とても低温の星が少ないのはなぜか。
In this chapter, we discuss two astronomers who were differently abled than their colleagues. John Goodricke could neither hear nor speak, and Henrietta Leavitt struggled with hearing impairment for all of her adult life. Yet they each made fundamental contributions to our understanding of the universe. Does your group know people who are handling a disability? What obstacles would people with different disabilities face in trying to do astronomy and what could be done to ease their way? For a set of resources in this area, see http://astronomerswithoutborders.org/gam2013/programs/1319-people-with-disabilities-astronomy-resources.html.
英語のヒント
この章では、同僚とは異なる障害のある二人の天文学者を取り上げた。ジョン・グッドリックは耳が聞こえず、話すこともできなかった。ヘンリエッタ・リービットは、成人してからずっと難聴を抱えていた。それでも二人は、宇宙の理解に根本的な貢献をした。グループの中に、障害と向き合っている人を知る人はいるか。さまざまな障害のある人が天文学に取り組むとき、どのような障壁に直面し、何がその助けになるだろうか。この分野の関連資料 http://astronomerswithoutborders.org/gam2013/programs/1319-people-with-disabilities-astronomy-resources.html も参照しなさい。