「○○光年先の星」ってなんで分かるの? 天体までの距離を測定する「宇宙の距離はしご」
定規では測りようがない宇宙の調べ方。
特撮番組「ウルトラマン」シリーズに出てくる「M78星雲」をご存じでしょうか。作中では3000万光年離れているとされていますが、M78という同一名称の天体が実際にあり、オリオン座方向に1600光年離れていることが分かっているんですよ。
それにしても、どうやって3000万光年先や、1600光年先の星までの距離を測っているのでしょうか。宇宙のかなたにある星までの距離は定規やメジャーで直接はかることができません。
実際の距離測定では、天体までのおおまかな距離や、天体の種類や特徴にあわせて距離を導出しているのです。この、距離ごとに星までの距離をはかる方法は「宇宙の距離はしご」と呼ばれています。
【1段目】近隣の惑星までの距離:レーダー法
レーダー法では、地球から光(電波)を発して目的の惑星で反射させ、さらにその光を地球で受信します。その光の往復時間を用いて距離を計算するのです。惑星に確実に反射させるために位置を計算する必要があるので、実際には惑星探査機による観測結果なども組み合わせて行われるんですよ!
【2段目】太陽までの距離:ケプラーの法則
ケプラーの第三法則によると、惑星の公転周期の2乗は、楕円軌道の長半径の3乗に比例します。そこから他の惑星の公転周期と地球の公転周期を比べることで、太陽までの距離が導かれます。
【3段目】ご近所の星までの距離:年周視差法
机の上にある物を、右目だけと左目だけで見てみてください。左右の目では見え方が異なりますよね。距離の違う2つの物を、2つの異なる角度から見たときの見え方の違いのことを「視差」といいます。
ヒトが右目と左目の見え方の違いで距離をつかむように、地球が長半径に位置しているときに得られる視差を利用して星の距離を計算することを年周視差法といいます。新しい人工衛星の打ち上げ・観測精度の向上で、年周視差による距離測定範囲を3万光年まで拡大する計画もあるんですよ。
ちなみに、同じ銀河内にある星の距離測定では、この他にも統計視差法や運動星団の収束点法などが用いられます。
【4段目】近傍の銀河までの距離:標準光源法(セファイド変光星)
例えば、明るさが分かっている懐中電灯が遠くに置いてあるとき、実際に懐中電灯が出力している明るさよりも暗く見えますよね。見かけの明るさは距離の二乗に反比例して暗くなっているので、その懐中電灯がどれだけ暗く見えるかを測定すれば距離を算出することができます。
これを明るさが分かっている星で行うのが標準測定法です。「星の本当の明るさなんてどうしたら分かるの?」と思われるかもしれませんが、ここで鍵になるのが「セファイド変光星」という種類の星です。セファイド変光星とは、星の半径が変化(脈動)することによって明るさが変わる星のこと。しかも、この周期によって実際の明るさが決まることが分かっています。
つまり
- 年周視差で距離が分かるセファイド変光星の周期‐明るさの関係を求める
- 年周視差で距離が分からないセファイド変光星の周期を観測する
- 変光星の実際の明るさを求める
- その星が属している銀河までの距離を計算する
と近所の星から徐々にステップアップしていくのが標準光源法であり、「はしご」と呼ばれる由縁です。標準光源にはセファイド変光星だけでなく、ミラ型変光星など特徴が分かっている他の星を使うこともあります。
【5段目】遠くにある銀河:標準光源法(球状星団、新星など)
セファイド変光星の光が届かないほど遠くにある銀河は、セファイド変光星よりもさらに明るい星を標準光源として使います。例えば、10万から100万個の星が直径100光年ほどに密集する球状星団や恒星のガスが球状に広がった惑星状星雲、最終段階にある大質量星が爆発して輝く超新星など。
しかし、これらの星はセファイド変光星ほど実際の明るさが分かるわけではありません。そこで
- 比較的近くにあるセファイド変光星とそのそばにある暗い標準光源を観測
- 真の明るさを算出
- 遠い銀河の星を観測
というようにステップアップしていきます。
国立天文台が編さんするデータブック「理科年表」(発行元は丸善)は年1回のペースで発行されており、シリウス、ベテルギウスなどの主要な天体までの距離が記載されています。太陽までの距離はかなり精度よく確定していますが、同じ銀河系内のご近所の星でも測定距離が意外と更新されています。時々チェックしてみると面白いですよ!
主要参考文献
「シリーズ現代の天文学 人類の住む宇宙」(日本評論社/岡村定矩他編)
関連記事
- 【マンガ】ウルトラマンのいる「M78星雲」が実在するって知ってた?
望遠鏡で見られます。 - 「宇宙文明が存在する数」は計算できる? 「ドレイク方程式」を解説してみる
人類がどこまで頑張れるか。 - 幻の星座「ねこ座」はなぜ消えた? 歴史に埋もれていった「トンデモ星座」ベスト5を解説する
今も残っていてほしかった……。 - 「16×4は?」「68−4だから64」 小学1年生の掛け算の計算方法が斬新だと話題に
発想が見事。 - これ12歳が解けるの!? 超難関「灘中学」の入試問題「初日の出を2回見るには?」を解いてみた
あなたは最強小学生に勝てるか?
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
-
「電車の中で見ちゃダメ」「笑ったww」 実家からLINE「子ヤギがすばしっこくて捕まらない」→送られてきた衝撃姿が320万表示!
-
誰も教えてくれなかった“裁縫の裏ワザ”が目からウロコ 200万再生のライフハックに「画期的」と称賛【海外】
-
小1娘、ペンギンの卵を楽しみに育ててみたら…… 期待を裏切る生き物の爆誕に「声出して笑ってしまったw」「反応がめちゃくちゃ可愛い」
-
娘の給食の献立表を見たら…… 正体不明の“謎の料理名”が「これはわからんw」と話題に その意外な正体に納得!
-
プロ野球チップスでまた“不良品”流出 伊藤大海「176m」表記に続き…… カルビー謝罪「深くお詫び」
-
1年半ケージに引きこもっていたシャーシャー猫が、ある夜布団に入ってきて…… 感涙の行動に「まるで別猫」「こんな日が来るなんて」
-
メルカリで300円の紙モノセットを買ってみたら…… 出品者のあたたかな心遣いに「利益は考えていないんでしょうね」「見ててわくわくします」
-
子どもに高級キーボードのパーツを捨てられた → 公式の“先読みしすぎた対応”が話題「そういうこともあろうかと」
-
巨大深海魚のぶっとい毒針に刺され5時間後、体がとんでもないことに…… 衝撃の経過報告に「死なないで」
-
ダイソー「マルチ万能ほうき」が家事ラクの救世主 名前負け知らずの便利さに「これやばっ!!」「220円に驚き」の声
- 小1娘、ペンギンの卵を楽しみに育ててみたら…… 期待を裏切る生き物の爆誕に「声出して笑ってしまったw」「反応がめちゃくちゃ可愛い」
- 富山県警のX投稿に登場の女性白バイ隊員に過去一注目集まる「可愛い過ぎて、取締り情報が入ってこない」
- 2カ月赤ちゃん、おばあちゃんに少々強引な寝かしつけをされると…… コントのようなオチに「爆笑!」「可愛すぎて無事昇天」
- 異世界転生したローソン出現 ラスボスに挑む前のショップみたいで「合成かと思った」「日本にあるんだ」
- 【今日の計算】「8+9÷3−5」を計算せよ
- 21歳の無名アイドル、ビジュアル拡散で「あの頃の橋本環奈すぎる」とSNS騒然 「実物の方が可愛い」「見つかっちゃったなー」の声も
- 1歳赤ちゃん、寝る時間に現れないと思ったら…… 思わぬお仲間連れとご紹介が「めっちゃくちゃ可愛い」と220万再生
- 業務スーパーで買ったアサリに豆乳を与えて育てたら…… 数日後の摩訶不思議な変化に「面白い」「ちゃんと豆乳を食べてた?」
- 祖母から継いだ築80年の古家で「謎の箱」を発見→開けてみると…… 驚きの中身に「うわー!スゴッ」「かなり高価だと思いますよ!」
- 「妹が入学式に着るワンピース作ってみた!」 こだわり満載のクラシカルな一着に「すごすぎて意味わからない」「涙が出ました」
- フワちゃん、弟の結婚式で卑劣な行為に「席次見て名前覚えたからな」 めでたい場でのひんしゅく行為に「プライベート守ろうよ!」の声
- 親が「絶対たぬき」「賭けてもいい」と言い張る動物を、保護して育ててみた結果…… 驚愕の正体が230万表示「こんなん噴くわ!」
- 水道検針員から直筆の手紙、驚き確認すると…… メーターボックスで起きた珍事が300万再生「これはびっくり」「生命の逞しさ」
- フワちゃん、収録中に見えてはいけない“部位”が映る まさかの露出に「拡大しちゃったじゃん」「またか」の声
- スーパーで売れ残っていた半額のカニを水槽に入れてみたら…… 220万再生された涙の結末に「切なくなった」「凄く感動」
- 桐朋高等学校、78期卒業生の答辞に賛辞やまず 「只者ではない」「感動のあまり泣いて10回読み直した」
- 「これは悲劇」 ヤマザキ“春のパンまつり”シールを集めていたはずなのに…… 途中で気づいたまさかの現実
- 「ふざけんな」 宿泊施設に「キャンセル料金を払わなくする方法」が物議 宿泊施設「大目に見てきたが厳格化する」
- がん闘病中の見栄晴、20回以上の放射線治療を受け変化が…… 「痛がゆくなって来ました」
- 食べ終わったパイナップルの葉を土に植えたら…… 3年半後、目を疑う結果に「もう、ただただ感動です」「ちょっと泣きそう」