星はどう生まれて終わる？｜恒星の一生と星団・星雲、銀河から宇宙の大規模構造まで

恒星の一生は、生まれたときの質量でほぼ決まります。軽い星は静かに燃え尽きて白色矮星になり、重い星は爆発的な最期を迎える——この分かれ道を先に頭へ入れておくと、名前の似た用語が並んでも混乱しなくなります。

この記事では、(1)恒星の色と明るさが何を語っているか、(2)星が生まれてから終わるまでの二つの道すじ、(3)星団と星雲というまぎらわしい二語の区別、(4)天の川銀河から宇宙全体の構造へ視野を広げる順序、という流れで解説します。小さな一つの星から、宇宙の骨組みまで、スケールを一段ずつ大きくしていきましょう。

恒星とは、みずからのエネルギーで光を放つ天体のことです。惑星が太陽の光を反射して光っているのに対し、恒星は中心部の核融合反応で生まれたエネルギーによって輝いています。太陽もまた、地球のすぐそばにある一つの恒星です。

星をよく見ると、青白いもの、黄色っぽいもの、赤みを帯びたものがあります。この色の違いは表面温度の違いを映しており、青白い星ほど高温、赤い星ほど低温とされます。金属を熱したときに、温度が上がるにつれて赤から白っぽく変わっていくのと同じ理屈です。恒星は、この色(表面温度)にもとづいてO・B・A・F・G・K・Mといった型に分類されます。太陽はこの並びの中ほどに位置する、黄色みを帯びた星です。

恒星の明るさと表面温度を二つの軸にとって、たくさんの星を一枚の図に並べたものがHR図と呼ばれる図です。この図の上で星は無秩序に散らばるのではなく、左上から右下へ帯のように連なる領域に大半が集まります。この帯にいる星が主系列星で、中心部で水素をヘリウムに変えながら、一生のうち最も長い安定した時期を過ごしている星たちです。図の右上には低温で大きく明るい赤色巨星が、左下には高温で小さく暗い白色矮星が位置します。図の上でどこにいるかが、その星の一生のどの段階にいるかを教えてくれる、という読み方ができます。