恒星の等級とは？ 明るさの数値と、見える限界を知る

明るいほど、小さな数になる尺度

古代の観測では、最も明るい恒星を1等、肉眼でかろうじて見える恒星を6等に分けました。1856年、ノーマン・ポグソンが、5等級の差を光の量の100倍とする形で定義しました。1等級では約2.5倍の違いです。

これは対数的な尺度です。同じ数値の差が、同じ割合の光量比に対応します。人の明るさの感覚が光の量に単純比例しないこととも相性がよい尺度ですが、個人の感じ方そのものを正確に定義したものではありません。

少しの等級差でも光の量は大きく変わります。また尺度は1等から6等で終わりません。シリウスや明るい惑星には負の値があり、大きな望遠鏡で写す暗い天体は20等より暗くなります。負の等級は、負の光を意味するわけではありません。

太陽から、肉眼の限界まで

ここで比べているのは、地球から見た見かけの明るさです。恒星の実際の光度を比べるには、10パーセク、約32.6光年へ置いたと考えた**絶対等級**を使います。

たとえばデネブは、ベガより少し暗く見えますが、実際にははるかに大きな光度を持ちます。遠くにあるため、地球では同じ程度の明るさに見えるのです。距離を考慮せずに、明るく見える恒星ほど強く光っているとは言えません。

限界等級を変えるもの

• 太陽の高度：薄明が進んで太陽が低くなるほど暗い星が見えやすくなります。天文夜の基準は−18°です。
• 月明かり：明るい月は空の背景を明るくし、暗い恒星を隠します。
• 光害：都市では暗い星が見えにくく、暗い場所では数等級分多く見えることがあります。具体的な差は場所と大気で変わります。
• 天体の高度：低い星は長い大気の経路を通るので、減光が強くなります。
• 観測者の条件：暗順応、視覚、経験、使う機材で限界は変わります。

暗い等級まで見えるほど、恒星の数は大きく増えます。4等までと6等まででは、空全体で数百個規模から数千個規模へ変わります。ただし一度に見えるのは地平線上の一部です。双眼鏡や望遠鏡では、さらに暗いTycho-2の範囲も観測対象になります。

色と明るさの関係

測る波長帯を変えると、同じ恒星でも等級は変わります。標準フィルターで測った等級の差が、B−Vなどの**色指数**です。青い高温の恒星は小さい値や負の値、赤い低温の恒星は大きい値になりやすくなります。

ベガのB−Vは0付近、太陽は約0.65で、ベテルギウスはさらに大きい値です。色は温度の手がかりですが、星間物質による赤化などもあるので、一つの値だけですべてが決まるわけではありません。