ポラリス（北極星）とは｜定義・歴史・変光星と連星系、距離の謎

ポラリス（北極星）の定義・歴史、変光星・連星系の構造、距離の謎まで最新研究で解説—北極星の秘密をわかりやすくまとめた入門ガイド。

ポラリス（アルファ・ウルサエ・マイナース）は、北半球でもっともよく知られた北極星の一つです。夜空でほぼ一定の位置に見えるため、古くから位置の基準や航海の指標として広く利用されてきました。

位置と天球上での見え方

ポラリスは、こぐま座の中で最も明るい星で、地球の北極のほぼ真上に位置しています。そのため、地球上の観測者から見るとほとんど動かないように見え、北の方角と高度（緯度に対応）を知る目安になります。何世紀にもわたり、北半球の船乗りたちは、自分たちが海の上のどこにいるのか、どのように移動しているのかを知るために、ポラリスを使っていました。

連星系としてのポラリス

ポラリスは単独の星ではなく、複数の星からなる系です。主星の周りにごく近い矮星の伴星と、約2,400AUの距離を周回する見かけ上の明るい伴星、ポラリスBを持つ三重系と考えられています。ポラリスBは小さな望遠鏡でも見ることができ、1780年にウィリアム・ハーシェルが当時の反射望遠鏡で発見しました（発見当時の反射望遠鏡についてはこちら参照）。近接する矮星Abは、1929年に存在が予測され、ごく最近になって直接観測された経緯があります（Abの軌道や距離は観測によって改良されています）。

主星ポラリスAの性質とケフェイド変光星としての重要性

主星であるポラリスA（しばしばAaと表記）は、太陽の数倍の質量を持つ明るい巨星で、天文学的には古典的なケフェウス座の変移星です。ケフェイド変光星は脈動によって周期的に明るさと半径を変えるため、光度と周期の関係（周期光度関係）を用いて銀河系内外の距離を測る重要な「標準光源」となります。ポラリスは比較的近いケフェイドであるため、その物理的なパラメータ（質量・半径・光度・距離）は、より大きな宇宙距離スケールの校正にとって非常に重要です。

ポラリスの脈動周期は約3.97日と短く、振幅は20世紀半ばに非常に小さくなった時期がありましたが、その後再び増大するなど変動してきたため、脈動モード（基音か第一高調か）や進化段階の議論が続いています。

質量・大きさに関する概略

ポラリスAの質量や半径には研究によって幅がありますが、一般的には太陽のおよそ数倍の質量（おおむね4–7倍程度と推定されることが多い）で、半径は太陽の数十倍に相当します。半径や直径の正確な値は距離の不確かさや二重性の影響を受けるため、研究ごとに差があります。

距離の不確かさとその原因

興味深いことに、近いと考えられるにもかかわらず、ポラリスまでの正確な距離はこれまでも完全には確定していません。最近の多くの論文では、北極星までの距離は約434光年（約133パーセク）と報告されることが多い一方で、一部の研究ではそれよりかなり近い値（例えば数十パーセント近い）を示唆する結果もあります。この不一致は、以下のような要因によるものです：

• 主星が明るく脈動するケフェイドであるために、測定される位置（重心ではなく光中心）が時間とともにわずかに動くこと。
• 連星系であるために伴星の運動が視差測定や固有運動に影響を与えること。
• 過去のパララックス測定（ヒッパルコス、ガイアなど）に対する校正の違いや、非常に明るい恒星に対する観測上の課題。

距離が確定すれば、ポラリスの絶対光度や質量、ケフェイドとしての位置付け（進化段階）などがより正確に決まり、宇宙距離階段の較正にも直接影響します。

歳差運動と北極星の変遷

現在の北極星であるポラリスも、永遠に北の空の中心にあるわけではありません。地球の自転軸は約26,000年周期でゆっくり円を描くように向きを変えます。この運動を「歳差（歳差運動）」または「星の後退」と呼びます（原文中のの後退参照）。紀元前3000年頃にはドラコ座の微弱な星トゥバン（α Draconis）が北極星でした。ポラリスが北極星の役割を担い始めたのはおよそ西暦500年頃とされ、2100年頃にかけて地球の北極に最も近づくと予測されています。その後は次第に離れていき、約西暦3000年頃まで「北極に最も近い星」の一つであり続けると見積もられています（年代はおおよその推定です）。

航海術・文化的意味

北半球では、ポラリスは方向の目印として広く用いられてきました。航海者や探検家にとっては特に重要な存在で、古来から民間伝承や文学にも登場します。一方、南半球にはポラリスと同じ明るさや利用価値を持つ恒星はなく、南極方向を示す星は非常に暗いため航海では別の方法（星座の位置関係や天体観測器具）を用います。

まとめ — なぜ重要か

• ポラリスは現在の北天の指標として実用的な星であり、観測史上重要な位置を占める。
• ケフェイド変光星として、距離尺度の校正において鍵となる対象である。
• 連星系であることと明るく脈動する性質が、距離測定や物理パラメータ決定を難しくしているが、同時に詳しく調べる価値の高い天体でもある。

最新の観測（例えば大型の地上望遠鏡や宇宙望遠鏡、ガイア衛星など）によりポラリスの物理量は徐々に精度が向上しています。今後も連星運動や脈動の詳細な解析が進めば、距離や進化史、ケフェイドの根本的理解に貢献する重要な手がかりが得られるでしょう。

質問と回答

Q:北極星とは何ですか?

Q: 北極星は歴史的にどのように使われてきたのでしょうか?

Q: 北極星は複数の星系の一部なのですか?

Q: 北極星はいつから北極星になったのですか?

Q:地球の北極の真上に最も近い状態はいつまで続くのでしょうか?

Q: 北極星はどのような星ですか?

Q: 南極星に相当する星はありますか?

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