第2回 色--等級図（HR図）から 恒星進化を読み取る 色--等級図から読み取る 恒星内部構造と恒星集団の性質 参考文献： 斉尾英行「恒星の進化」ほ か HR図に見る星の一生 星々が密集度 >> 滞在期間に比例 – MS, RGB, HB, AGB 星の進化=HR図上で 一筆書きのはず 星の分布が切れている =滞在期間が非常に短い Asymptotic giant branch (AGB) Horizontal branch(HB) Baade’s window Red giant branch (RGB) Main Sequence (MS) 等時曲線を用いた星団年齢測定 重い星ほど進化が早い: HR図を早く移動 星形成領域 – 大質量星 (> 8太陽質量)は既に主系列上 – 中小質量星は主系列より赤く明るい： – ガス収縮時のエネルギーの解放により光る 前主系列星(pre-main sequence star) 若い星団 (年齢 < 1 Myr) – 大質量星の主系列上 – それでも主系列の上端が存在する (星質量の上限） 年老いた星団 – 大質量星はHR図から消滅 – 中質量星が主系列から離れて行く: 転向点 ガス雲収縮時の進化 低温・希薄ガスの収縮 ⇩ 熱の発生（ガス粒子同士の衝突、等） + 放射冷却（主に電波放射, 分子・星間塵からの熱的放射） 原始星誕生 ⇩ 収縮が進み、中心部の熱が逃げにくくなる 断熱コア（芯）の形成 = 原始星誕生 ⇩ 表面からのエネルギー放射増大 ＋内部温度の上昇 林（忠四郎）トラック Iben (1965) 中心部温度の上昇による 対流発生の効果を理論予測して 得られた進化経路 ⇩ 重力エネルギ−開放 によって赤外線で光る ⇩ 重力収縮は続く 減光していく ⇩ 高温>>>放射平衡 ⇩ 前主系列段階の終わり 核融合(p-p chain) 大質量星の誕生：ヘニエ トラック 大量のガスが巨大重力で 一気に降着 林フェイズの時期が短い ⇩ 高温>>>放射平衡 ⇩ 核融合(p-p chain) ⇩ 温度上昇 核融合(CNO cycle) Iben (1965) 放射圧による 質量降着妨害の 効果が入っていない！ HR図上の 前主系列星等時曲線 原始星の誕生 =断熱コアの形成 これらの星々をHR図 上で連ねたもの birthline 時間が経過すると 等時曲線は主系列に 近づく １つの星団でHR図を 作ると、主系列に 沿う部分が狭い 星形成領域のJ,H,Kバンド測光観測 W3 Main (Ojha et al. 2004 with Nagoya 1.4m + SIRIUS W3 IRS5 星形成領域の色--等級図 W3 Main (Ojha et al. 2004 with Nagoya 1.4m + SIRIUS 星間赤化の 程度がまちまち 色--色図から星間減光／赤化を推定 星間赤化がない場合：黒体に対応した値 星間赤化が大きいほど右上へ移動 色--等級図上の前主系列星 W3 Main (Ojha et al. 2004 with Nagoya 1.4m + SIRIUS 10--30 mag程度の 赤化を受けている 右下：ガスに深く 埋もれた星 上部：ガスに深く 埋もれた大質量星 左下：小質量 前主系列星 大部分は4太陽質 量 年齢は0.3 Myr程度 0.3 Myr 1.0 Myr 主系列星の老後≒原始星の進化を遡る 再び膨張へ 漸近巨星枝(AGB)星 ⇧ ヘリウムフラッシュ（ヘリウムコアの核融合開始）・ 水平分枝星へ進化 ⇧ ヘリウムコアの縮退（温度が高くなっても膨張しない） ・収縮（核融合が起こりやすくなる）による温度上昇 赤色巨星枝(RGB)星 ⇧ 外層部の膨張＋増光していく ⇧ 星内部--外部間の温度勾配が大きくなる→対流層の発達 ⇧ ヘリウムコア（支えとなるエネルギー源なし） ＋核融合(p-p chain)殻（縮むとよりエネルギーを解放し高温になる） HR図上に見る恒星の老後進化 RGB星・AGB星 ⇩ 星表面から ガスが飛び散る （放射圧のため） ⇩ 星が軽くなる 芯がむき出しになる 白色矮星 白色矮星 大質量星の場合 超新星爆発 「等時曲線」(isochron)を用いた 球状星団年齢測定 等時曲線の理論計算 (Bergbucsh 1992) HR図上の晩星の進化≠原始星の進化 Mira variable TX Cam (Diamond & Kemball 1999) 降り積もる ガスはなし 星の外層は不安定 重力 v.s. 放射圧 QuickTimeý Dz ÉAÉjÉÅÅ[ÉVÉáÉì êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈÇ…ÇÕïKóvÇÇ• ÅB 規則的な変光 光度上昇に伴う 放射圧の増大 >>>激しい質量放出 HR図と恒星進化のまとめ HR図の作図：測光＋距離計測＋質量計測 主系列星： 星の重力と核融合反応のバランスが長く 続く 恒星の年齢： 星団の年齢を知った上で推定できる （星が一斉に生まれたという仮定が入ってい る） HR図上での恒星の進化： 高光度・低温（不安定） ⇔低光度・高温（安定）
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