矮星：赤色矮星・白色矮星・褐色矮星などの種類と特徴

歴史的起源

「巨星」と「矮星」の区別は、20世紀初頭にさかのぼる。天文学者アイナー・ヘルツシュプルングは、同じような色の恒星でも固有の明るさが大きく異なりうることを指摘した。彼は1906年ごろ、暗く小さい恒星を非常に明るい巨星から区別するため、これらの名称を導入した。現代の分類体系では、この考えはモーガン＝キーナン分類法における光度階級へと洗練された。歴史的背景は、ヘルツシュプルングに関する資料のこちらで扱われている。

主な種類

• 赤色矮星 — 低質量で低温の主系列星であり、スペクトル型はM型および後期K型である。銀河で最も数が多い恒星で、寿命はきわめて長く、現在の宇宙年齢を上回る。
• 黄色矮星 — 太陽のようなG型主系列星の非公式な名称である。太陽そのものも、しばしば黄色矮星と呼ばれる（例）。
• 白色矮星 — 低・中質量星が核燃料を使い果たした後に残るコンパクトな恒星残骸である。電子の縮退圧によって支えられ、通常は太陽に匹敵する質量が地球ほどの体積に詰め込まれている。
• 褐色矮星 — 長期にわたる水素核融合を維持するには質量が足りない亜恒星天体である。巨大惑星と最低質量の恒星の間の質量範囲を占め、スペクトル型はL型、T型、Y型であることが多い。
• 準矮星 — 同じスペクトル型の通常の矮星よりも暗い、金属量の少ない主系列星である。

物理的性質と区別

天文学者が天体を矮星と呼ぶ際、光度、質量、進化段階、またはスペクトル上の見え方のいずれかを指していることがある。主系列矮星は中心核で水素を核融合し、質量・光度・温度の間に予測可能な関係を示す。白色矮星はもはや核融合を行わず、蓄えられた熱エネルギーによって輝きながら徐々に冷える。褐色矮星は短期間に重水素またはリチウムを燃焼することがあるが、持続的な水素核融合は行わない。チャンドラセカール質量限界は安定した白色矮星の最大質量を定め、その値は太陽質量のおよそ1.4倍である。一方、水素燃焼限界は太陽質量のおよそ0.08倍で、恒星と褐色矮星の境界となる。

重要性と例

矮星は天体物理学の多くの分野で中心的な役割を果たす。赤色矮星は数のうえで恒星集団を支配し、ハビタブルゾーンの統計に影響する。白色矮星は星団と銀河円盤の年代測定の指標となる。褐色矮星は、恒星と惑星の形成理論を検証する対象である。「矮星」は文脈によって異なるものを意味しうるため、混乱を避けるには特定の下位分類を明示することが重要である。

参考資料

簡潔な概要と分類の詳細については、恒星進化およびスペクトル分類に関する専門項目や総説を参照するとよい。恒星の概要、ヘルツシュプルングに関する歴史的注記のこちら、太陽型星の例を扱う太陽についての解説がある。