夜空で最も明るい星は何ですか？

制作：中国科学普及協会

著者：Qi Yifan [中国地質大学（武漢）]

プロデューサー: 中国科学博覧会

「夜空で最も明るい星は聞こえるだろうか

見上げる人の心の孤独と溜息

「夜空で一番明るい星」という歌を聞いたことがある人も多いと思いますが、「夜空で一番明るい星」は何か考えたことがありますか？

実際、厳密に言えば、私たちの恒星である太陽と衛星である月も恒星です。太陽系のいくつかの惑星（金星、火星、木星など）の明るさは、地球からの距離が大きく異なるため、地球とは大きく異なります。また、光を発する星自体にも大小があり、地球から遠いところや近いところもあるので、相対的に見れば、近いほど大きく、エネルギーが高いほど明るく見えることになります。

したがって、厳密さのために、より具体的に質問をする必要があります。地球から夜空を見たときに最も明るく見える星はどれですか?

群衆から目立つチャンピオン

まずは答えを発表します。優勝はシリウス！

冬の夜空には明るい星がたくさんあります。南の空に並んでいる三つの星を見つけるのは簡単です。これはオリオン座の「ベルト」であり、中国の民間伝承では「福・禄・寿」の3つの星としても知られています。 3 つの星の方向の左下あたりを見ると、青白い光を放つ異常に明るい星があります。シリウスです。

シリウスは冬の夜空で最も明るい星であるだけでなく、全天で最も明るい星でもあります。

ここで注目すべきは、星が明るいかどうかを評価するための 2 つの基準が定義されていることです。1 つは、星の発光能力と観測者からの距離の両方を考慮した「見かけの等級」です。もう 1 つは「絶対等級」で、これはすべての星が地球から 10 パーセクの距離にあると仮定して測定されます (「パーセク」は距離の単位で、約 32.6 光年です)。これら 2 つの規格では、値が小さいほど明るさが増します。

シリウスの絶対等級はそれほど高くありませんが、地球から6番目に近い恒星で、距離はわずか8.6光年であるため、見かけの等級は-1.45に達し、2位のカノープス（αCar、-0.65）の2倍以上になります。まさに輝く星の冠と言えるでしょう。

図1 夜空でシリウスを見つける方法

(画像出典: Stellarium をベースにした自作)

蘇東坡の駄洒落

シリウスといえば、蘇東坡の『江城子・密州狩猟記』の一節を思い出す人も多いだろう。

彼は満月のように弓を引き、北西を向いて、空にいる狼を射ることができます。 ”

この文章は大胆かつ勇壮な文体で書かれており、奔放派の典型ともいえる。しかし、この文には実は語呂合わせが含まれています。この語呂合わせを理解してもう一度読むと、違った体験ができるかもしれません。

シリウスの位置がわかれば、シリウスは通常南の空にあることがわかります。秋から冬にかけて南東の地平線から昇り、南の空の天頂に達し、南西に沈みます。同様に、蘇東坡が米州（現在の山東省諸城）にいたとき、北西にシリウスを見ることは不可能でした。しかし、シリウスは古代では「犬の星」とも呼ばれ、外国からの侵略を意味していました。では、この文章は、実際の状況を考慮せずに暗示を強引に使用した蘇東坡の科学的誤りなのでしょうか?

実はそうではありません。前の半分の文と合わせて読む必要があるからです。「空の狼を射る」という文では天体の名前が使われているほか、「満月のように弓を引くことができる」という天体現象も暗示されています。この「弓」は単に戦闘に使う武器を指すのではなく、天空の二十八星座の中の靖秀星座の星官「矢と矢」のことを指します。アークアローは 9 つの星で構成されています。名前の通り、完全に引き抜かれた弓と矢の形をしています。これが実は「満月のように弓を引くことができる」ということの本当の意味なのです。

図2 景秀とシリウスの星官「アークラス」

(画像出典: Stellarium をベースにした自作)

3 つの星、射手座 1、2、3 が矢を形成し、射手座 4、5、6、2、7、8 が弓を形成し、射手座 4、3、9、8 が完全に引かれた弦を形成していることがわかります。矢印が指している方向は、おおよそシリウスの位置です。天球図の座標系は、天頂を見上げたときに、地理的な東、西、南、北が天球の東、西、北と同じになるように定義されます。したがって、天体図では、北は上、南は下、東は左、西は右になります。矢印の方向はまさに北西です。

図3 天球上のサジタとシリウスの位置

(画像出典: Stellarium をベースにした自作)

この文章を振り返ってみると、2つのレベルで理解することができます。まず、文学的な観点から言えば、シリウスは北西の国境に侵入する敵軍を指し、満月の彫刻された弓は実際には手に持っている武器を指し、北西の国境に行って戦うことを楽しみにしています。第二に、天文学的な観点から見ると、空の弧と矢はシリウスを狙っており、それはちょうど万里の長城の衛兵が侵入する敵に対して警戒していたのと同じように、何千年もの間この状態が続いています。

シリウス、複数

夜空でシリウスを見つけ、有名な名言とともに空をさまよっているとき、私はあなたに秘密を教えましょう。実は、あなたが見ているシリウスは単なる星ではありません。

シリウスは実際には連星系であり、スペクトル型が A0 または A1 - シリウス A の主系列星 (天文学者はスペクトルに基づいて星の表面温度を推測し、この温度に基づいて星を分類します。温度は高いものから低いものの順に O、B、A、F、G、K、M とランク付けされ、各カテゴリはさらに数字で細分化されます) とスペクトル型が DA2 - シリウス B の白色矮星 (白色矮星は通常、サイズが非常に小さく、超新星爆発の産物であり、何らかの恒星進化の最終目的地です) で構成されています。

1844年、ドイツの天文学者フリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセルは、シリウスの固有運動の観測に基づいて、シリウスには未発見の伴星があるはずだという手紙を信じていました。 1862年1月、天文学者のアルヴァン・グラハム・クラークは、当時アメリカ最大の望遠鏡（直径約470mm）を使った計算に基づき、シリウスBの存在を初めて観測しました。シリウスは古代西洋社会では犬の星と呼ばれていたため、シリウス B は発見された後、子犬の星とも呼ばれました。

図4 シリウスAとBの相対的な位置の変化

(画像出典: Wikipedia)

シリウス A に対するシリウス B の軌道は楕円です。地球から見ると、両者の最大距離は11秒角（秒角は角度を表す単位で、1度の3600分の1。天文観測では、天体の視距離や視距離などを表すのに秒角が使われる。11秒角は、人が約20km離れたところから1元硬貨を観察するのに等しい）、最短距離は3秒角である。したがって、この連星系を観察したい場合は、連星同士が最も離れているときに観察するのが最適です。

嬉しいことに、近年、地球から観測した場合、これらの星は最も遠く離れているので、皆さんも自宅の天体望遠鏡を取り出して、この「子犬の星」を観測してみてください。

図5 シリウスAとシリウスB

(写真提供: ダミアン・ピーチ & チー・イーファン)

シリウス A は大きくて明るく見えますが、シリウス B は非常に小さくて暗く、シリウス A の光にほとんどかき消されていることがわかります。これは、シリウス B がすでに古い白色矮星であるためです。それは小さくて光らず、その直径は地球よりもさらに小さいです。これが、シリウスを観測するときにそれを無視する理由です。

しかし、過小評価してはいけません。その密度は非常に高く、現在の質量は太陽とほぼ同じで、太陽の5倍の質量を持つ恒星から進化しました。かつては B5V 主系列星であり、現在のシリウス A よりも大きかったのです。シリウスAは現在、主系列の恒星であり、質量は太陽の約2倍、直径は太陽の1.7倍で、継続的に核融合を起こし、光と熱を放出しています。

図6 シリウスA、シリウスB、太陽、地球の大きさの比較

(画像出典: Wikipedia「シリウス」の項目を元に自作)

もう一度シリウスを見上げてください。「北西を見てシリウスを撃て」から「子犬の星」まで、この青と白の「夜空で最も明るい星」について、より包括的な理解が得られましたか?

謝辞:

本稿に対してコメントをいただいた以下の方々に感謝の意を表します：Lin Kai、Liang Yu [中国地質大学（武漢）]彭暁剛（石家荘市第二中学校実験学校）ヤン・ハン（北京莫突文化集団有限公司）。

参考文献:

[1] シャーフ、フレッド。最も明るい星。ホーボーケン[M]。ニュージャージー州：John Wiley & Sons、2008年。

[2] 王本華、曹文宣、顧志川、張暁勇。義務教育教科書·中国語·9年生、第2巻[M]。北京：人民教育出版社、2018年。

[3] 李涛（南宋代）『紫志同鑑』の続編。北京：中華書籍会社、2004 年。

[4] 程光宇、徐聖模。中国の歴史地図[M]台北：中国文化研究所出版局、1980年。

[5] ジヨン。宋神宗の軍事思想に関する研究[D]保定市：河北大学、2009年。

[6] 托托（元代）宋代の歴史[M]。北京：中華書籍会社、1985 年。