これまで,いろんな星座を紹介する中で,その星座にある有名な星の名前を記してきた。ご存じの名前も数多くあったのではないかとも思うし,初めて聞かれる名前もあったかと思う。今回は,星座のことは ともかくとして,ひとつの 「恒星」 そのものにスポットをあててみようと思う。
たとえば,キリスト教では,イエスが誕生した時にそれをさし示したという 「ベツレヘムの星」 というのがあるが,それがどの星であるかは,未だに多くの説があって定説がない。しかし,彼らにとっては,その星には大きな意味がある。
そんな人々にとって,意味があった 「恒星」 について調べてみようと思ったわけだ。それも,宗教的な 「意味」 というより,もうちょっと 「科学的」 な 「意味」 の方を探ることにしたい。
地球の北半球に暮らす我々にとって,忘れられない 「恒星」 のひとつだろう。自転軸の北の方角に輝く 2 等星で,他のすべての星や星座が,北極星を中心に回転しているように見える。そして,方位磁石を持っておらず,夜間に旅をしなければならない時など,北極星を見つけることができれば,自分の行きたい方角を見つけることができるわけで,古代から,北極星は重要な,知っていなければならない星のひとつであったわけだ。
現在の北極星 (Polaris) は,「こぐま座 (Ursa Minor)」 の α 星。もっとも,現在の自転軸の真北上に光っているわけではなく,わずかに離れた位置にあるので,厳密にいえば,北極星も毎晩小さな円を描いている。
あえて 「現在の」 と書いたのは,地球には 「歳差」 があって。これは,たとえば,コマを回すと芯棒が円を描くように揺れているのと同じことだ。少し前にテレビで,ある精密な金属加工をする中小企業の作った金属製のコマが回っているのを見たが,極めて精密に削り出されたコマの芯棒は,そんな動きをしない。コマそのもののバランスがよいからだ。逆に言えば,コマ本体のバランスが悪ければ,形は良いように見えても,わずかに歪んでいたり,本体の密度や微妙な重さに違いがあれば,回転軸が少しずつブレて,円運動を始めてしまう。
そのことから,地球というのは,均質な回転体ではなく,密度や重さ,形が微妙に場所によって違っているということだ。
では,どれくらいの周期で首振り運動をしているのかというと,右の図のようにおよそ 2 万 6000 年かけて,半径 約 23.4 度の円運動をしている。(右図出典:草下英明 『星座の愉しみ』,1967,現代教養文庫 603,社会思想社,p. 31)
およそ 8000 年後には,はくちょう座 (Cygnus) の α 星 デネブ (Deneb) が北極星となり,さらに 4000 年後には,こと座 (Lyra) の α 星 ヴェガ (Vega) が北極星となる。どちらも 1 等星以上の明るさだから,現在の北極星より見栄えがいいだろう。
ということは,星座が生まれた今から 数千年前の北極星は,今のこぐま座の星ではないことになる。5000 年前の頃は,りゅう座 (Draco) に天の北極があったはずだ。おそらくは,右図のりゅう座 α 星が一番天の北極に近かったのではないだろうか。この星は,トゥバン (Thuban) という固有名を持つが,現在は 3 等星なので,今の北極星よりやや暗い。しかし,その頃は,電灯もない真っ暗な闇の夜だっただろうから,それなりに輝いていたのだろう。
しかし・・・・なんでミサイルの名前に 「北極星 (Polaris)」 の名前ををつけたのだろう?
おエライ人たちの頭の中は,ワカラン。
全天の肉眼で見える恒星は,およそ 6000 個。それらは,明るさも違えば,地球からの距離も様々だが,その中で最も明るく輝くのが,おおいぬ座 (Canis Major) のシリウス (Sirius) であることは前に書いた。その時,シリウスが連星であり,伴星の方は,白色矮星であることも紹介した。
19 世紀の半ば,ドイツの有名な天文学者 フリードリヒ・ベッセル (Friedrich Wilhelm Bessel) が,シリウスの正確な位置を測定する中で,シリウスが奇妙な固有運動を示すことを発見した。固有運動というのは,それぞれの恒星は,その恒星に特有の方向に移動しているというもので,ふつうは一定方向に進む。ところが,シリウスは,約 50 年ほどの周期でフラフラしているというのだ。
どうしてそんなことが起きているのかわからなかったのだが,やがて彼は,重力は及ぼすが見えない天体がシリウスのそばにあるのではないか,という仮説を立てた。そしてその仮説を 1844 年イギリスの王立天文協会に手紙を送ったという。当時の天文学や物理学では,彼のいう不思議な天体があろうとは誰も信じなかったのだが,18 年後の 1862 年 1 月 31 日に,アメリカのシカゴ近郊にあるディーンボーン天文台 (Dearborn Observatory) のためにアルヴァン・クラーク (Alvan Clark) が製作した口径 18.5 インチの望遠鏡の試験観測をしていた息子のアルヴァン・グラハム・クラーク (Alvan Graham Clark) がシリウスを観測していると,シリウスのすぐ近くに今まで見たこともない暗い星があるのを発見した。
その後,多くの天文学者が観察,研究したところ,主星の シリウス A と シリウス B の明るさが 1 万倍も違うという常識外の光度差があることや,シリウス B が質量は太陽と同じくらいあるのに大きさは地球くらいしかなく,つまり,シリウス B の 1 cm3 が なんと 1 t になるというにわかに信じがたいデータが集まった。物理学会では大騒ぎになり,喧々諤々の大論争となったが,その中で,アインシュタインが,そういう大きな質量の星があれば,その空間が歪み,その星から出る光の波長が通常より長くなりわずかに赤くなるだろうと予言した。それからしばらく経った 1925 年,アインシュタインの予言通りのことが観測され,その結果,シリウス B が 「白色矮星」 という特殊な星であることが認められたのだった。
常識では考えられないような天体が宇宙の中には存在していることを認めざるをえなくなり,この発見が様々な不思議な天体を次々に発見している現代天文学の 「第一歩」 となったと言える。
ところで,シリウスに関する 「謎」 はこれだけではなかった。
天文学の基礎を作ったと言って言い過ぎることのないのが,紀元 2 世紀の大科学者 プトレマイオス (Ptolemaeus) の著した 『アルマゲスト (Almagest)』 という本。現代でも通用するような内容を持つとも言われるのだが,その中で,シリウスについて,「シリウスを火のように赤い星であるとして、ベテルギウスやアンタレスと同列の赤色巨星に分類している」 (草下英明 『星座のたのしみ』,1967,現代教養文庫 603,社会思想社,p. 206) という。他の星については,現在の観測結果とも一致するのだが,このシリウスの記述が長年の 「謎」 であった。同時期の他の詩人や学者も同じような印象を書き残しているので,その頃,シリウスは本当に赤く見えたのか?
現在でも,この 「謎」 の解明に取り組んでいる学者がいる。
ひとつの説は,シリウスは,実際には 三重連星 で,まだ発見されていない赤い シリウス C あるのではないかというもの。ひじょうに歪な長周期の軌道を回っており,紀元 2 世紀の頃,たまたま シリウス A に接近したため赤く見えたのではないか,というもの。その説を裏付けるようなシミュレーションを計算した学者もおり,その人によれば,シリウス C は,A に接近した後,加速して弾き飛ばされたのではないかともいう。
別の説では,白色矮星の シリウス B が赤色巨星の時代であったのではないか,あるいは,白色矮星になったあと,一時的に赤くなったのではないか,というもの。確かに,星の一生の中では,表面の色が変化するのだが,そうした現象は,1000 年,2000 年という時間ではなく,少なくとも数万年は必要だという通説から批判され,問題視されなかった。
そんな時,長年,新しい天体を探し続けていた日本のアマチュア天文家である 櫻井幸夫さん が いて座 の方角に不思議な星を発見した。1996 年 2 月 21 日のことだ。
いつものように,撮影した写真を星図と比較していると,これまで星の見えなかったところに何やら星が見えるのに気づいた。かって撮りだめしてあった過去の写真で調べると,数か月前から,少しずつ明るくなっているのがわかった。
そのニュースは世界中に伝えられ各地の大望遠鏡で専門家が調べたところ,それは新たな新星現象ではなく,かってそこには 白色矮星 があることがわかった。そしてさらに調べていくうちに,燃え尽きたはずの 白色矮星がある条件下で,突然ヘリウムによる核融合反応を起こし,一時的に,再び赤色巨星化するというのだ。その減少は,「ファイナル・ヘリウム・フラッシュ (Final Helium Flash)」 と呼ばれる現象で,櫻井さんが発見した天体は,まさにその現象を見せるものだった。そのため彼の発見した天体は 「櫻井天体 (Sakurai's Object)」 と呼ばれることになった。
この白色矮星が再び赤くなるという現象がシリウス B でも起っていたのではないか・・・・そういう可能性もないわけではない。
いずれにせよ,赤いシリウスの 「謎」 はまだ解明されていない。
(註:赤いシリウスの現代の研究については,NHK の 『コズミック フロント ☆ NEXT』 で 2021 年 1 月 14 日に初回放送された 「天狼星 シリウスのミステリー」 によるところが多かったことを記しておく)
シリウスがかなり近距離にある恒星であることは書いた。では,最も近い恒星はどこにあるのか・・・・それは,アルファ・ケンタウリ (α Centauri) だ。南天の星座のひとつ ケンタウルス座 (Centaurus) の α 星で 4.3 光年とシリウスまでの半分ほどの距離にある。0.1 等星と明るい星だが,残念ながら沖縄や小笠原諸島へ行かなくては見ることができない。
右図は,いつも通り,廣瀬秀雄,中野 繁 『全天恒星図 2000』,1984,誠文堂新光社 からの引用であるが,下方の円になっているところが,「天の南極」 で,その上方,ちょうどページの切れ目の左側に 「みなみじゅうじ座 (Crux)」 がある。(図をクリックすると大きくなります)
一度は自分の目で見てみたい 「南十字星」 だが,その「みなみじゅうじ」 の縦に並ぶ星を延ばしていくと,「天の南極」 を指し示していることがわかる。
その 南十字星の左側に大きな丸の二つの 1 等星が並んでいるが,それが ケンタウルス座 (Centaurus) の α 星 (左) と β 星 (右) だ。1 等星と書いたが,実際には,もっと明るい 0.1 等と 0.9 等星で,そんな明るい星が至近距離で並んで見えるというのは,壮観に違いない。しかも,南十字星が近くにあるのだ。繰り返すが,死ぬまでに南半球に行って,自分の目で見てみたいものだ。
アルファ・ケンタウリが,最も太陽に近い恒星であることを紹介したが,そもそも,恒星までの距離をどのように調べたのか・・・・現在では,いろいろ測定の仕方も変わっているようだが,世界で初めて恒星までの距離を測定した頃は,三角測量によるものだった。町で見かけるような数メートル離れた位置から距離を測るというようなスケールではなく,北海道と九州から・・・・でもない。恒星の距離を三角測量で測定しようとするには,もっと大きな距離の基線が必要で,そこで考えられたのは,地球の公転軌道上で半年経って太陽の反対側に移動したところで観測すれば,公転半径は約 1 億 5000 万 km だから半年後には,3 億 km 離れることになる。そうすると,対象の恒星の見かけの位置がほんの僅かだがずれて見える。その ずれの角度 (年周視差 という) を測定することで距離が計算できるわけだ。(国立天文台の 質問 6-1)星までの距離はどうやって測定するの? もご覧ください。)
年周視差が角度にして 1 秒,つまり 3600 分の 1 度だとすると,その距離は,約 3.26 光年となる。アルファ・ケンタウリが 4.3 光年だということは,視差は 1 秒より小さいということになる。
世界で初めて距離が測定されたのは,しかし,アルファ・ケンタウリではなかった。最初に距離がわかったのは,はくちょう座 61 番星 という目立たない 5 等星だった。クリックすると はくちょう座 の星図が開くが,α 星のデネブ (Deneb) の左側に赤経と赤緯の線が交差しているが,その左側に 61 という星がある。この星を選んで距離の測定に成功したのは,シリウスの項で紹介した天文学者の フリードリヒ・ベッセル で,1838 年のことだ。
どうしてこの星が選ばれたのかというと,シリウスの項で説明した固有運動が大きく,固有運動が大きいということは,太陽に近いからだと推定できたからだ。そして,彼の精密な観測によって,年周視差が 0.314 秒であると発表した。これは,およそ 10 光年にあたる。
現在では,もっと精密に測定され 0.28547 秒,約 11.4 光年とされているが,200 年近い昔のことだと考えると,ひじょうに精度が高かったといえるだろう。
右図は,説明するまでもなく,「北斗七星」 だとお分かりになるだろう。北斗七星は,おおぐま座 (Ursa Major) の一部で,四角い部分はおおぐまの胴体,柄の部分は尻尾にあたる。こんな長い尻尾の熊はいないと思うが,神話では,神が尻尾を持って天上に投げ上げたから伸びてしまったのだという。
7 つの星は,枡の部分の右上が α 星,その下が β 星,左下が γ 星,左上が δ 星,柄の部分は,枡に近い方から順に,ε 星,ζ 星,η 星であり,そのそれぞれに固有名が伝わっている。α 星から順に記すと,ドゥーべ (Dubbe),メラク (Merak),フェクダ (Phcda),メグレス (Megrez)
アリオト (Alioth),ミザール (Mizar),アルカイド (Alkaid) または ベネトナーシュ (Benatnasch) という。
ところで,柄の部分の真ん中の星 ζ 星をよく見ると,すぐそばに別の星が寄り添うように光っているのが見える。2 等星のミザールから角度にして 11.5 分離れている 4 等星で,アルコル (Alcor) と呼ばれている。
古代,この星を見分けられるかどうか,視力検査に使ったともいい,今でも,まずふつうの視力の持ち主なら見分けらえるはずだ。一度,お試しあれ。
(2022. 6. 27.)