恒星（星）とは？定義・核融合の仕組みと進化をわかりやすく解説

地球に最も近い星は太陽である。太陽からのエネルギーは、植物に光を与えることで、地球上のほぼすべての生命を支えています。植物は光合成と呼ばれる方法で光をエネルギーに変えています。また、太陽からのエネルギーは、地球上の天候や湿度の原因にもなっています。

太陽が沈んだ夜空には、他の星が見えます。それらの星は、太陽と同じように、ほとんどが水素と少しのヘリウムとその他の元素でできています。天文学者は、それらの星を太陽と比較することがあります。例えば、星の質量は太陽質量で表されます。小さな星は0.2太陽質量、大きな星は4.0太陽質量といった具合です。

地球をはじめとする惑星は、太陽の周りを回っている（周回している）。太陽と、太陽の周りを回っているすべてのものを太陽系と呼びます。他の多くの星には、その周りを回る惑星があり、それらの惑星は太陽系外惑星と呼ばれます。もしあなたが太陽系外惑星にいたら、私たちの太陽は空に浮かぶ星のように見えますが、地球は遠すぎて見えません。

プロキシマ・ケンタウリは、私たちの太陽に最も近い星です。その距離は39.9兆キロ。これは4.2光年の距離です。つまり、プロキシマ・ケンタウリからの光は、地球に届くまでに4.2年かかるということです。

天文学者は、宇宙には非常に多くの星が存在すると考えています。観測可能な宇宙には2兆（10¹²）個以上の銀河があり、全体では1²⁴×10個の星があると推定されている（地球上のすべての砂粒よりも星の数が多い）。つまり、1,000,000,000,000,000,000個の星があり、これは天の川銀河の数千億個の星の何倍にもなります。

ほとんどの星は非常に古いものです。通常、10億年から100億年前のものと考えられています。最も古い星は137億年前のものです。これは宇宙と同じくらいの年齢です。若い星の中には、わずか数百万年前のものもあります。若い星は古い星よりも明るいことがほとんどです。

星の大きさはさまざまです。最も小さい星は中性子星で、実際には死んだ星である。都市ほどの大きさしかありません。中性子星は、非常に小さな空間に大量の質量を持っています。

超巨星は、宇宙で最も大きな星です。直径は太陽の1,500倍以上もあります。もし太陽が超巨星であれば、木星まで届くことになる。

ベテルギウスは、赤色超巨星と呼ばれる星です。これらの星は非常に大きいが、密度が低いのが特徴である。

星の中には、他の星よりも明るく見えるものがあります。この違いを見かけの大きさで表したものが「見かけ等級」です。星の見かけの大きさが違う理由は2つあります。私たちの近くにある星は、より明るく見えます。これは、ちょうどロウソクのようなものです。近くにあるロウソクは明るく見えます。もう1つの理由は、その星が他の冷たい星よりも熱くなっているからです。

星は光を放つだけでなく、太陽風やニュートリノを放出しています。ニュートリノとは、非常に小さな物質の粒子です。

星は質量でできていて、質量は重力を生みます。重力は、惑星が星の周りを回るようにします。地球が太陽の周りを回っているのはそのためです。また、2つの星の重力によって、お互いの周りを回ることができます。互いの周りを回る星は連星と呼ばれます。科学者たちは、たくさんの連星があると考えています。また、3つ以上の星のグループがお互いの周りを回っていることもあります。プロキシマ・ケンタウリは、他の星の周りを回っている小さな星です。

星は宇宙全体に均等に散らばっているわけではありません。銀河の中に集まっているのです。銀河には何千億もの星がある。

歴史上、星は世界中の人々にとって重要な存在でした。星は宗教的な行為の一部でもありました。昔の人は、星は死なないと信じていました。

天文学者は、星を「星座」と呼ばれるグループにまとめました。この星座を使って、惑星の動きを見たり、太陽の位置を推測したりしていました。太陽と星の動きは、暦の作成にも使われました。暦は、農民が作物をいつ植え、いつ収穫するかを決めるのに使われました。

星は星雲の中で作られます。星雲とは、通常の空間よりも多くのガスが存在する場所のことです。星雲の中のガスは、重力によって引き寄せられています。オリオン座星雲は、ガスが集まって星を作っている場所の一例です。

星は一生の大半を水素と水素を結合（融合）させてエネルギーを作ります。水素が融合するとヘリウムになり、大量のエネルギーが得られます。水素をヘリウムに融合させるためには、非常に高温で、非常に高い圧力が必要です。融合は、「コア」と呼ばれる星の中心部で起こります。

最も小さい星（赤色矮星）は、水素をゆっくりと融合し、1000億年の寿命を持つ。赤色矮星の寿命は他のどの星よりも長い。赤色矮星は他のどの星よりも長く生き、寿命が尽きるとどんどん暗くなっていきます。赤色矮星は爆発しない。

非常に重い星が死ぬときには、爆発します。この爆発を「超新星」といいます。星雲の中で超新星が起こると、爆発によって星雲の中のガスが押し寄せます。これにより、星雲内のガスは非常に厚く（密度が高く）なります。重力と星の爆発は、星雲の中でガスを集めて新しい星を作るのに役立ちます。

ほとんどの星は、コアの水素を使い切ってしまいます。そうすると、コアは小さくなり、温度も高くなります。熱くなりすぎて、星の外側を押し流してしまいます。外側が膨張して赤色巨星になります。宇宙物理学者は、約50億年後に太陽が赤色巨星になると考えています。太陽は地球を食べてしまうほど大きくなります。太陽は、エネルギー源として水素を使わなくなった後、非常に高温の核でヘリウムを使います。このときの温度は、水素を燃やしていたときよりも高くなります。重い星は、ヘリウムよりも重い元素も作ります。重い星は、ヘリウムよりも重い元素を作るので、エネルギーはどんどん減っていきます。鉄は、重い星で作られる重い元素です。

私たちの星は平均的な星です。平均的な星は、外側のガスを押し流します。押しのけたガスは惑星状星雲という雲になります。しかし、星のコア部分は残ります。それは地球と同じくらいの大きさの球体で、白色矮星と呼ばれます。その後、非常に長い時間をかけて黒色矮星へと変化していきます。

その後、大きな星では、より重い元素が核融合によって作られます。そして、最後に超新星爆発を起こします。宇宙ではほとんどのことがゆっくりと起きていて、私たちは気づかない。しかし、超新星の爆発はわずか100秒で起こります。超新星が爆発すると、その閃光は1,000億個の星と同じくらい明るいのです。死にゆく星はとても明るく、昼間でも見ることができます。超新星とは「新しい星」という意味で、昔は新しい星の始まりだと考えられていました。今日では、超新星は古い星の死であることがわかっています。星のガスは、爆発によって押し流されます。それが惑星状星雲と呼ばれる巨大なガスの雲を形成します。かに星雲がその良い例です。残ったのは中性子星です。その星が非常に重ければ、ブラックホールになります。ブラックホールの重力は非常に強いものです。あまりにも強いので、光さえもブラックホールから抜け出すことができません。

最も重い元素は、超新星の爆発で作られます。何十億年も宇宙に漂っていたガスや塵が集まって、新しい星や惑星を作る。宇宙のガスやチリの多くは、超新星から来ています。私たちの太陽も、地球も、そしてすべての生物も、星の塵から作られています。

星にはさまざまな色があることは、古くから天文学者によって知られていました。電磁スペクトルを見ると、最も短いのが紫外線、最も長いのが赤外線です。可視光線は、この両極の間の波長を持っています。

最新の装置では、星の色を非常に正確に測定することができます。これは、高温の星の黒体放射は波長が短いため、星の温度を知ることができるからです。最も熱い星は青と紫、次に白、黄色、そして最も冷たい星は赤です。色と絶対等級がわかれば、その星をヘルツシュプルング・ラッセル図上に配置し、ハビタブルゾーンなどを推定することができます。

例えば、私たちの太陽は白色で、地球は生命にとって最適な距離にあります。しかし、もし太陽がもっと熱くて青い星だったら、地球はもっと遠くになければならず、さもなければ熱すぎて水が存在せず、生命を維持することができないでしょう。