宇宙は膨張している!

Galaxy2

和田先生
こんにちは,和田です.
こっしー君,今回のテーマ「宇宙は膨張している」ということを最初に示したのは誰でしょう?

こっしー君
一般的には、エドウィン・ハッブル(アメリカ:Edwin Powell Hubble,1889年11月20日-1953年9月28日)と言われています.
和田先生
エドウィン・ハッブルとは,どういう人ですか?
こっしー君
エドウィン・ハッブルは,近代を代表する天文学者の1人であり,現代の宇宙論の基礎を築いた人です.
和田先生
宇宙論の基礎とは?
こっしー君
エドウィン・ハッブルは,我々の銀河系(天の川銀河)の外にも銀河が存在することそれらの銀河からの光が宇宙膨張に伴って赤方偏移していることを発見しました.
和田先生
よく予習していますね.
ちなみに,「赤方偏移」とは簡単に言うと,空間の膨張に伴って光などの電磁波が引き延ばされて波長が伸びる現象のことを言います。

ハッブル宇宙望遠鏡

galaxy

和田先生
ハッブルは,望遠鏡の名前にもなっていることを知っていますか?

こっしー君
「ハッブル宇宙望遠鏡」のことですか?
和田先生
そう,「ハッブル宇宙望遠鏡」は彼の名を冠しています.

ハッブルがウィルソン山天文台職員となった1919年には,直径100インチ (2.5 m)のフッカー望遠鏡がすでに完成していました.

それまでは,小さな望遠鏡しかありませんでしたので,観測されていたいくつかのぼんやりした天体(「星雲 (nebula)」と呼ばれていた)は,天の川銀河内の天体であると考えられていました.

しかし,ハッブルが1923年からこのフッカー望遠鏡を用いて観測した結果,このぼんやりした天体の中に,天の川銀河系の外にある銀河そのものが含まれていることを発見しました.
1924年,ハッブルはこの発見を発表しています.

また,ハッブルは,銀河を見かけの形状によってグループ分けする「ハッブル分類」も考案しました.

ハッブルの法則

こっしー君
ハッブルの最も大きな功績は,「ハッブルの法則」の提唱ですね.
和田先生
私もそう思います.
「ハッブルの法則」を簡単に説明してもらえますか.
こっしー君
はい.
1929年,ハッブルとミルトン・ヒューメイソンは,セファイド(ケフェイド)変光星の明るさと変光周期の関係を用いて,銀河の赤方偏移と距離の間の法則を見出しました.

それは、2つの銀河の距離が遠ければ遠いほど、お互いが離れる相対速度も距離に比例して速くなるというもので,これが「ハッブルの法則」です.

和田先生
いっきに来ましたね.
では,1つずつ詳しく説明してもらってもいいですか?

まず「セファイド変光星」とは?

こっしー君
セファイド(ケフェイド)変光星(CEP型)は,絶対等級が比較的大きく,スペクトル型がF~K型に属する周期的脈動変光星です.
和田先生
特殊な変光星ですね.
ちなみに,セファイド変光星は,種族Iのケフェウス座δ型(DCEP)と種族IIのII型ケフェイド(CW)に細分類されます.

変光範囲と周期はどのくらいですか?

こっしー君
変光範囲は0.1~2等ほど,周期は数日~数百日の間です.

この型の変光星には特徴がありまして,変光周期が長い星ほど絶対等級が明るいという性質があります.
これを「周期光度関係」と呼んでいます.

和田先生
距離は計算することもできます.
こっしー君
どういう計算式になりますか?
和田先生
変光の周期を ,絶対等級を とすると,種族Ⅰ型の場合は,

,   (1)

となります.

観測による実視等級を とすると,距離

   (2)

となります.

こっしー君
なるほど.
和田先生
距離 は,単位がパーセク( )なので,光年に換算することで,距離が求められます.
なお, は常用対数です.
こっしー君
わかりました.
和田先生
では,例題をあげてみましょう.

【例題】
ある脈動変光星(種族Ⅰの変光星とします.)の変光周期が,4時間45分であると測定されました.
このときの実視等級は,9.2から9.6まで変光していました.
この変光星までの距離を求めてください.

次回までに解答を考えてみてくださいね.

こっしー君
はい,次回までの宿題ですね.
ところで,今年のゼミナールは今回が最終回でしょうか?
和田先生
そうなります.早いものですね.
こっし―君,よいお年をお迎えください.
宿題も忘れずにね.
こっしー君
はい,和田先生もよいお年を.
和田先生
前回の宿題,

問題:
宇宙のお話をするときに,欠くことのできない重要な物理定数がもう一つあります.
この定数は, [ T ] で表せます.その定数とはなんでしょうか.

に出てきた「定数」について今回お話しようと思っていましたが,
かなり大事な定数なので、それについてはもう少し時間をかけてゆっくりお話することにしましょう.

こっしー君
はい,よろしくお願いします.
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和田先生のプロフィール

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TMCシステムの研究責任者.電子情報通信学会の会員.
電気接点の劣化現象などに関する論文を多数執筆.
プライベートでは,ギター演奏・料理・読書と幅広い趣味を持つ.

こっしー君のプロフィール

越田さん120

TMCシステムの研究担当者.電子情報通信学会の会員.
得意分野は数学と機械工学.
趣味は読書.特技はペン習字.

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