太陽質量（M☉）— 天文学で用いられる質量の単位

定義と代表的な値

慣例上、太陽質量1単位は太陽の質量に等しい。SI単位では、およそ1.9889 × 1030キログラムである。比較すると、太陽の質量は地球の質量のおよそ332,950倍、木星の質量のおよそ1,048倍に当たる。慣用記号はM☉であり、M_{\odot} と書かれることもある。物理量としての質量については質量を、天文学における質量の単位については測定単位を参照。

天文学者が用いる理由

太陽質量を使うことで、多くの天体物理学的関係を簡潔に扱える。恒星の進化、寿命、光度、最終状態は質量に応じて変化する。たとえば質量光度関係は、恒星の明るさをおおむねその質量のべき乗と関連付ける。白色矮星に対するチャンドラセカール限界のようなコンパクト天体のしきい値も、太陽質量で自然に表現される。典型的な恒星の質量は太陽質量の数分の一から数十倍までであり、観測された最も大質量の恒星は数十倍から、やや100倍を超える M☉ に達する場合がある。一方、銀河中心の超大質量ブラックホールは、数百万から数十億 M☉ の単位で測定される。

測定と技術的注記

M☉は太陽の質量によって定義されるが、天文学者はしばしば太陽の標準重力パラメータ GM☉ を用いる。これは、G（ニュートン定数）と M☉ を個別に求めるよりも、惑星の運動から高い精度で決定できるためである。したがって、M☉とキログラムの換算には、Gの実験的不確かさが伴う。実用例や恒星質量の一覧については、恒星および恒星カタログに関する項目を参照。

歴史と使用法

太陽質量は、天文学者が最も近く、最も詳しく研究されている恒星である太陽と他の天体を比較するなかで、事実上の標準として定着した。太陽構造、惑星運動、日震学の観測精度が向上するにつれ、その値は洗練されてきた。今日でも太陽質量は、研究論文、教科書、データベースにおける恒星および銀河の質量報告の共通言語となっている。太陽そのものについては太陽を、惑星との比較については地球を参照。

重要な区別

• 単位とパラメータ：M☉は質量の単位であり、GM☉は軌道力学で用いられる太陽の重力パラメータである。
• 相対的な利便性：質量をM☉で表すと、大きなSI数値を繰り返し使わずに天体物理学的なスケーリングを明確にできる。
• 適用範囲：恒星やコンパクト天体には理想的である一方、惑星科学や地球物理学などの分野では、文脈に応じて地球質量または木星質量のほうが一般的に用いられる。