精読の旅②

◎恒星大気による連続吸収

・表面温度10000k程度の星（A型星）では水素原子の連続吸収が強い

・表面温度6000k程度の星（G型星）では水素負イオンによる連続吸収が支配的

・4000k以下ぐらいの低温度星では（M型以下）では分子での連続吸収が大きい

　実はこれは昨日書いて「やっぱりわからんなあ､､､」と書きさしで止めていたもの

　それと合わせて書くと、この辺が分からなくても「点は取れる」ということ,,,あやふやでも。

　例えばこのスペクトルを並べたもの。

　どこにでも出て来る比較表で、右の赤からオレンジ緑青、、、と。

　多少明るさに差があっても、どういうふうに理屈づけされるの？と。

　あるいは何を見ればよいの？

　どう見てよいものかわからず、ほとんど素通りしていました。

　今朝、バラバラだった知識が一つにまとまった感じがしました。

　つらつら考えるに「吸収線とは何か？」を理解していなかったことに尽きます。

① 恒星からずっと飛んで宇宙の晴れ上がりまで行くと、宇宙の温度が順次下がってきて誕生38万年前後で3000～4000kまで下がった時点で、暴れ放題だった電子と水素原子核（=陽子）が結合することにより、宇宙内部の粒子数が減って、それまで粒子にボコボコ当たって直進できなかった光子が外に飛び出すことができるようになった,,,となるわけですよね。

② 恒星の内部温度は主系列星の場合、水素の核融合反応が起きる1000万度～程度なので、順次恒星中心から表面に熱が伝わってきて、光球表面で「晴れあがる」わけです。

だから光球内部については晴れ上がり以前の宇宙のようにプラズマ状態で、光子は直進できず、「光学的に厚い＝不透明」な状態であり、光球内部で起きている「素反応」は見えない状況です,,,これを黒体放射と言います。

③ 内部が見えない黒体放射でも内部のエネルギーに応じた表面温度となるので、太陽の場合だと6000度、レグルスで13000kとして観測され、それに応じた光球の色になります,,,太陽だとオレンジ色だし、レグルスで青白など。

　上のスペクトル図だと、下の方の4-5本で青のスペクトルが消えかかっています。

　これはK型星とかM型星で表面温度が低いため、高温のスペクトルである青が見えてこない状況を示します。

④太陽の場合だと光球表面で6000kで、彩層と呼ばれる表面を覆う薄皮の太陽大気は冷やされ最低で4200kくらいまで下がり、その後、電磁気的な(＝電子レンジ)作用で加熱されることになります。ただし彩層は不透明度が低いので、我々が観測すると光球表面まで見通せて、6000kと認識できるわけです。(逆に見通せる限界を光球表面と言います）

⑤光球表面を飛び出した光は、強弱はあるにして黒体放射の連続スペクトルなのですが、光球内の温度が恒星によってことなり、太陽だと6000～4200kなので水素マイナスイオンが活動して太陽光球から出てきた元素に電子を受け渡し、その結果として「吸収線」が見えることになります。

⑥太陽だと宇宙誕生以来何世代かを経た恒星なので、太陽内部にはそれまで宇宙で形成された様々な元素が大気成分に含まれていているので、吸収線の位置をみると太陽大気の金属成分量が吸収線という形で分かります。レグルスなど高温の星は金属量が少ないので吸収線もあまり見られません,,,恒星の元となる分子雲では金属量が少ないと冷えにくいので大きな分子雲コアになり、結果的にO型、B型星のような大きくて明るい星になります

⑦M型星のような表面温度の低い恒星だと、光球から外側の恒星大気には水素やヘリウムは電離した状態で存在せず、低い温度で電子をやり取りする鉄やカルシウム、酸化チタン分子などの吸収が多くなり、それに応じた吸収線が見られることになる,,,