流星の明るさと痕 2010 長内愛満對馬史甫子大谷理嘉 (2年) 村上千敏畑山佳奈子加藤成美 (1年) 【青森県立青森南高等学校自然科学部】研究の目的１流星の明るさの変化の仕方で分類する。２流星の痕を調べ，流星の経路のどこで痕が発生するか・痕の発生状況と強さで分類し，明るさの変化との関係を考える。３流星のスペクトルを撮影し，元素を調べ，流星の明るさの変化との関係を考える。構成 • 方法観測と流星の検出，流星の諸量の計算明るさの変化分類流星の痕流星のスペクトル • 結果と考察明るさの変化分類と質量の関係流星の痕流星のスペクトル明るさの変化と質量の関係 • まとめ方法観測と流星の検出，流星の諸量の計算 • • 2台の高感度ビデオカメラ用い, １台にはスペクトルの撮影のために回折格子を装着。８月のペルセウス流星群の撮影を行った。昨年までの流星も含め10フレーム（１フレーム＝１/30秒）以上のもの131個（痕が40個，スペクトルが10個）を解析し，絶対等級，測光質量を求めた。明るさの変化分類ａ最盛期の割合と中央位置をもとにした分類等 -5 1 -4 0.9 -3 0.8 最盛期 -2 -1 0.5等 0.7 0.6 0 0.5 1 0.4 2 0.3 中央位置 3 0.2 4 0.1 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 絶対等級で一番明るいところから0.5等以内を最盛期とし、最盛期の長さとその中央位置を求めた。最盛期が50％以上のものをＭ型，残りは最盛期の中央位置が60％より後ろのものをＰ型， 60％より前のものをＬ型とした。ｂ質量の減少曲線をもとにした分類 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.00 Ｃ 0.10 0.20 0.30 0.40 Ｓ 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 質量の減少の仕方は，後半に直線的なものと，カーブし緩やかなものの２つがあったので，質量が元の20% 以下になった部分（黄線より下）が 20％以上（青線より左）あったものを cのｶｰﾌﾞ，そうでないものをsのｽﾄﾚｰﾄとした。ｃ明るさの変化のグラフにおける”階段” 等 -5 -4 1 0.9 -3 -2 -1 0.8 0.7 0.6 3 0.5 0.4 0.3 0.2 4 5 0.1 0 階段状に増光している流星が 0 あったので，階段の前後の差が１以上 1 １等以上のものを選び出した。 2 0 5 10 15 20 流星の痕 • • 痕が残った流星の動画を『ステライメージ』で静止画に分解した。『マカリ』で流星の経路とスカイのカウント値を測定し，流星の経路上で痕が出た場所と強さを求めた。 • それらの特徴からいくつかの型に分類した。流星のスペクトル • スペクトルが映った6個の流星を静止画に分解。 • 痕と同様な方法でデータ処理を行った。 • 水素，ヘリウムのスペクトル管の輝線の測定から得られた1ピクセルあたりの波長を用い，流星の輝線の元素を考えた。ヘリウムのスペクトル結果と考察明るさの変化分類と質量の関係 Lc，Mcなどc型のものは質量が小さい流星が多く，Ms， Psなどｓ型のものは質量が大きいものが多いことがわかった。流星の痕分類 • 痕の出た場所Ｈ型：痕が途中から発生Ｓ型：最初から発生Ｔ型：微弱に尾を引くような発生 • 強さ s：カウント値32以上 m：8～32 ｗ：8未満 No.15：Hm No.25：Tm No.17：Sm Hs,Hm,Hw,Sm,Tm,Tw,dに分類（図）横軸：時間、縦軸：流星の位置（上：発光点，下：消滅点）左上から右下に伸びる色が濃い直線が流星本体で，その右側に広がる色つきの部分が痕を表す。階段（増光）と痕階段がある流星は階段付近で出る割合が高く，落差1.25以上のものは全て痕があり，落差が大きければ痕が出やすい。痕は階段付近で発生。痕は流星の表面にある物質が剥がれることにより発生すると考えているが，階段になるのは，流星が二重構造で，内部が蒸発し始めた時に痕が発生したと考えられる。 No.15：Hm 流星のスペクトル • ６個の流星の波長分布をグラフにした。（波長感度補正はしていない） • 解像度が悪いので元素の特定は難しい。 • ５個くらいのピークが見られる。 450nm付近Ca、Mg+ 、Fe 520nm付近Mg、Fe 600nm付近Na 680nm付近N2 ６番は長波長が画面からはみ出てい 780nm付近O、N て切れてしまっている。 • 1番・2番の流星は様々な元素の光が多く出ている。 • 3番の流星は他の流星に比べてMg，Feが出ていない。 • 6番の流星はMg，Feが多く出ている。明るさの変化と質量の関係《流星番号92》 • Ps型，質量47.6mgで消える直前でも5.0mgあった。 No2　(92) • 明るさの変化が一定になった後半，スペクトルの波長分布に変化が見られない。 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 800-900 700-800 610-700 550-610 460-550 400-460 350-400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 フレームNo このことから，番号92は消滅ちかくまで質量が大きく，最後まで流星本体の物質と大気が光っている。カウント値計 300 No2（92） 250 5-6 7-9 10-12 13-15 16-18 200 150 100 50 0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 波長（nm）《流星番号８７》 • Lc型，質量15.4mgで明るさが減少し始めた時点で2.0mgだった。 • 明るさが減少し始めたところから， 610nm以上（O,N,N2）の波長の光の割合が減少している。 No1　(87) 100% 800-900 700-800 610-700 80% 550-610 460-550 60% 400-460 350-400 40% 20% このことから，後半質量が小さくなってしまったことで大気を発光させられず，本体のみの光となった。その分エネルギーの消費が少なく，流星が消滅するまでの寿命が延び，質量の減少曲線がカーブしたと考えられる。 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 フレームNo No1（87）カウント値計 300 250 200 3-5 6-8 9-11 12-14 150 100 50 0 350 400 450 500 550 600 650 波長（nm） 700 750 800 850 900 まとめ流星の明るさの変化を分類することによって痕が増光時に出るという結果が得られ，また，明るさの変化が質量の大小や光っている物質によって異なるのではないかと考えられた。しかし，痕のデータ処理に時間がかかってしまうことや，スペクトルは波長感度補正が行われていなく，データも少ないので確かなことがいえないのが課題だ。参考文献・阿部新助,矢野創,海老塚昇,春日敏測,杉本雅俊,渡部潤一 2002 ・『流星に生命の起源を求めて』天文月報 2002 vol.95 No.11 日本天文学会・国立天文台 2008 『理科年表2009』丸善・天文観測年表編集委員会編『天文観測年表2009』地人書館・橋本司 2009 『確定流星群，64群の公式名称決定！』月刊天文ガイド10月号誠文堂新光社・渡部潤一 1995『アマチュアのための太陽系天文学』シュプリンガー・フェアラーク東京使用ソフト・UFOCaptureV2，UFOAnalyzerV2 SonotaCo ・ステライメージver.5 AstroArts Inc. ・マカリ国立天文台，AstroArtsInc.