HR図と恒星の分類
ヘルツシュプルング-ラッセル図（HR図）は恒星の温度と光度（絶対等級）の関係を示す図で、恒星進化の「地図」です。
基本知識
HR図の横軸は表面温度（右ほど低温）、縦軸は光度（絶対等級）（上ほど明るい）です。横軸にはスペクトル型（O・B・A・F・G・K・M、高温から低温）を使うこともあります。
大部分の恒星は左上（高温・高光度）から右下（低温・低光度）に伸びる主系列に位置します。太陽は主系列のほぼ中央（G型・表面温度5800K）にあります。
主系列外の特殊な位置にある恒星：
・右上（低温・高光度）：赤色巨星・超巨星（巨大な半径）
・左下（高温・低光度）：白色矮星（高密度・小さい半径）
光度クラス（ルミノシティクラス）はI(超巨星)、II(明るい巨星)、III(巨星)、IV(準巨星)、V(主系列)、VI(準矮星)、VII(白色矮星)に分類されます。
HR図（横軸=表面温度(右が低温)、縦軸=光度(上が明るい)の恒星分布図）
主系列（HR図の対角線。水素核融合が起きている安定な段階）
スペクトル型（O-B-A-F-G-K-M。高温から低温。太陽はG型）
赤色巨星（主系列を離れた晩期星。低温・高光度・半径が数100倍に膨張）
白色矮星（恒星の燃え殻。高温・低光度・地球大の高密度天体）
ヘルツシュプルング空白（HR図の巨星と主系列の間の空白域。進化が速く恒星が少ない）
深掘り (背景・意義)
主系列に留まる時間（主系列寿命）は恒星の質量に強く依存します。太陽（1M☉）は約100億年。質量が大きいほど核融合速度が速く寿命が短く、10M☉の恒星は数千万年、0.1M☉の恒星は数兆年も主系列に留まります。寿命 ∝ M⁻²·⁵ 程度の依存性があります。
星団（同時期に形成された恒星集団）のHR図では、主系列の上端（主系列ターンオフ点）の位置から星団の年齢を推定できます。ターンオフが主系列の低光度側にあるほど星団は古いです。
シュテファン-ボルツマン則 L ∝ R²T⁴ より、同じ温度でも半径が大きければ光度が高くなります。HR図の縦軸は絶対光度で、半径の情報を含んでいます。
- HR図横軸：左=高温(O型)、右=低温(M型)
- 主系列：左上(高温高光度)〜右下(低温低光度)の帯
- 太陽：G型・主系列中央
- 赤色巨星：右上（低温・高光度）
- 白色矮星：左下（高温・低光度）
- 主系列寿命：大質量星ほど短い
- 星団ターンオフ点→年齢推定に利用
注意点 (混同しやすい)
① HR図の横軸は左が高温・右が低温（通常の温度軸と逆）。② 光度クラスと等級（明るさ）を混同しない。③ 赤色巨星（低温・大型）と白色矮星（高温・小型）はHR図上で対角の位置にある。④ 主系列にいる間は水素核融合、主系列を離れると別の核融合が始まる。
練習
- HR図の横軸で左側はどのような星が位置するか。
- 白色矮星はHR図のどの位置（温度・光度）にあるか。
- 太陽のスペクトル型を答えなさい。