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連載

恒星天文学の源流【18】■恒星天文学の源流【18】

星と銀河

その１

～天空の探索～小暮智一（京都大学 OB）
第 4 話として星々の分布と運動から銀河と宇宙の構造に迫る恒星系天文学の源流を取りあげよう。W. ハーシェルから始まって、W.
シュトルーフェ、 J. カプタインらから、H.
シャプレー、 W. バーデに到る銀河系探求の物語である。今回は天空の探求者としてウイ
リャム・ハーシェルの足跡を辿る。
1. ウイリャム・ハーシェルの生涯
ウイリャム・ハーシェル（William Herschel,Friedrich Wilhelm Herschel, 1738 - 1822）
は音楽家として 25 歳から 44 歳までバース市に住み、いくつか住居を変えているが、もっと も 長 く 住 んで い た 家 は ニ ュ ー キ ン グ 通 り

図1

ハーシェル博物館の入り口（筆者撮影）

19 番地にある。バース（Bath)はロンドンのパディントン駅から列車で西へ 1 時間 20 分

ハーシェルはドイツのハノーバーで生まれほどの距離にある賑やかな町で、ローマ時代た。父イザーク（Isaac）はオーボエ奏者であに街なかに温泉が発見され、浴場（バス）のり 軍 楽隊 指 揮者 で も あ っ た。 彼 に は 妻 ア ン

語源にもなっている古い町である。

ナ・イルゼ（Anna Ilse Moritzen）との間に筆者がバースを訪れたのは秋雨の日であっ6 人の子供がいた。男子 4 人、女子 2 人でウたが、駅前で偶然出会ったバース大学のロバ

イリャム・ハーシェルは次男、12 歳年下のカート・ドレイパー氏に車でニューキング通り

ロライン（Caroline Lucretia）は末娘であっまで送っていただいた。氏はハーシェル協会

た。家族の誰もが音楽を愛する音楽一家であのことも詳しく、近くのクイーン広場に建つった。ウイリャムの得意としたのはオーボエ

科学館ではハーシェル協会の月例会が開かれ、 とバイオリンで、14 歳の時にはすでに父の軍
年に 1 度の総会では英国中から多くの人が集楽隊にも参加している。18 世紀のプロシャはまるそうである。ニューキング通りに面した

政治的に不安定でフランスやロシアとの戦争

ハーシェルの家はいまではハーシェル博物館も絶えず、1757 年にはハノーバーが一時フラとして公開されている。

ンス軍に占領されたこともあった。そうした状況の中でウイリャムは安定した職を求めて兄のヤコブ（Heinrich Anton Jacob）ととも
天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）星と銀河 その１－5－に英国に渡り、音楽で身を立てようとしていである。彼は独力で望遠鏡製作法を学び取った。ヤコブは早い時期にハノーバーの王室オた。早速、最初の金属反射鏡の製作を始めた。

ーケストラに職を得て帰国したが、ウイリャ

そのためには溶融炉や研磨機が必要である。

ムは音楽教師、演奏家などとして、英国本土

彼はバース市内の友人から機材を譲り受け、を放浪していた。ようやく 28 歳(1766)にな「 狭 い家 の 中が す っ か り工 場 の よ う に な っってバースのオクタゴン・チャペルのオルガた」とカロラインを嘆かせるほどになった。

ン奏者、合唱指揮者の職につき、バースに定1773 年には口径 10cm、焦点距離 178cm の住することになった。

ニュートン式反射鏡が出来上がり、40 倍の視バースでは最初、ボーフォート広場の家に野で土星の輪やオリオン星雲の観測を行って住み始めた。1972 年には一旦ハノーバーに戻いる。家族が増え、家が手狭になったため、り、母の反対を押し切って妹のカロラインを

1777 年にニューキング通り 19 番地の家に移

バースに連れてきた。母は、女子は家事だける。ここが現在のハーシェル博物館である。

に専念すればよい、との信念でカロラインに

博物館には当時を偲ばせる音楽室にハープは十分な教育を受けさせなかった。ハーシェ

シコードやオーボエ、楽譜などが展示されてルはカロラインをバースでの家庭の切り盛りいる。ウイリャムは楽器の奏者だけでなく、とともに音楽、特に声楽、を教えこんだ。実

優れた作曲家でもあった。音楽室では BGM

際、兄の指導でカロラインは声楽に優れた才として彼の作曲した交響曲が軽快な調べで流能を発揮するようになり、兄の合唱団でも美されていた。

声の歌手として知られるようになった。

地下室はワークショップとなり、小型の溶バースに移ってから、ハーシェルは天文観

融炉や研磨機などが雑然と置かれている。彼

測に興味を持ち始め、望遠鏡の自作を試みるはここで主鏡素材の合金実験や研磨法の改善ようになる。ハーシェルの天文趣味は実は親などに取り組み、その成果は 1779 年になっ譲りである。カロラインの思い出によると、て 16cm ニュートン反射鏡（図 2）の完成と少年時代のウイリャムは父から星座や天球座

してあらわれた。

標などについて学び、地球儀の模型を制作しハーシェルはこの反射鏡に倍率 227 倍のアたことがあるという。子供たちの中で天体にイピースを取り付け、二重星の探索に乗り出興味を持ったのはウイリャムとカロラインのした。彼はこの望遠鏡を人々の観望にも提供

2 人だけだった。そんなわけで兄はカロライしたので、市民やロンドンなどから見学に来ンに望遠鏡の製作も手伝わせることになったる人が多くなってきた。その中にはグリニジが、これが兄妹の天体観測歴の始まりであっ天 文 台 長 の ネ ビ ル ・ マ ス ケ リ ン （ Nevil

た。

Maskelin）もいた。マスケリンも望遠鏡の精

弟のアレクサンダー（Johann Alexander）
も移り住んできて、チェロ奏者として市内の度に感心している。しかし、それでもハーシ
ェルは科学界とは無縁であった。

楽団で働きながら望遠鏡製作に加わった。ハーシェルは最初、主鏡を購入しようとしてロンドンのメーカーに見積もりを取ったところ、高額すぎたため自作を目指すことにした。指
針 と な っ た の は ス ミ ス 著 「 光 学 」 (Robert
Smith, A Complete System of Optics, 1738)
天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

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恒星天文学の源流【18】■そうした彼に一つの転機が訪れてきた。英国王立協会の会員で医学者のウイリャム・ワ
トソン（William Watson）との偶然の出会いである。
1779 年の 12 月、ワトソンは帰宅の途中、通りの一隅で見慣れない光景に足を止めた。
一人の男性が矩形の枠に八角形の筒を置き、その先端を覗き込んでいるのである。その筒が望遠鏡らしいと分かったので、ワトソンは男性がアイピースから目を離すのを待って、
アイピースをのぞかせてもらった。そこはまばゆい月の世界で、ワトソンの見たことのない光景であった。翌日、改めてハーシェルの家を訪ね、自己紹介とともにハーシェルから天体観測や望遠鏡製作などについて話を聞いた。その中で彼が驚いたのはハーシェルが優れた観測者であるにもかかわらず科学界と無縁であることだった。ワトソンは早速、バー
図 2

5.5 フィート‑6.2 インチ（16cm）ニス哲学協会への参加を勧め、また、科学的成ュートン反射鏡果はぜひロンドンの王立協会へ報告するよう

ハーシェル博物館展示の複製（筆者撮影）に勧めた。これが機縁となってその後、ハーシェルはバース哲学協会で最も活動的な会員のひとりとなり、また、王立協会にはワトソンの紹介によって多くの成果を送ることになる。ハーシェルの論文は 1780 年から 1818
年まで、ほとんどが王立協会誌（RSPT = フィロゾフィカル・トランスアクション）に掲載されている。
ハーシェルのバース時代の最後を飾ったのは天王星の発見であった。1781 年 3 月 14 日、二重星探査のため天空を探索中、ふたご座に「星雲状」の星を発見した。恒星としては大きすぎて円盤状に見える。初め彗星ではない

図 3

バース時代のハーシェルとカロライン

かと思い、追跡を始めた。数日後にこの天体のパネルが黄道に沿って移動することに気が付いた。

（ハーシェル博物館にて筆者撮影）

この発見はグリニジ天文台に報告され、台長のネビル・マスケリンもそれを確認した。一

天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）星と銀河 その１－7－連の観測から軌道が計算され、数ヵ月後に新を完成させた。1785 年に広い敷地と生活の改しい惑星であることが確認された。ハーシェ

善を求めてスラウ（Slough）に移住する。敷ルはこの星を国王に因んでジョージの星と呼地は 122 cm 反射望遠鏡を設置する十分な広んだが、後には天王星の呼称が一般的になっさを持っていた。

た。新惑星の発見は大きく報道され、ハーシ
1788 年、50 歳になったハーシェルは未亡

ェルは時の人となった。
1782 年、王立協会は彼を会員に推薦し、コ人のマリー・ピット（Mary Pitt）と結婚すープリー・メダル（Copley medal）を贈った。

る。彼女は富豪でもあり、望遠鏡建設には大この賞はダーウイン、ファラデー、アインシ

きな協力者でもあった。結婚によってハーシ

ュタインらも受賞し、近年ではホーキングが

ェル家の生活に潤いがおとずれ、自宅で音楽受賞している伝統的な賞である。また、ハーサロンを開いたり、家族でバカンスを楽しん

シェルは 16cm 反射鏡を携えて英国王ジョーだりというゆとりも生まれた。

ジ 3 世（George III）に謁見し、科学に興味

その一方でカロラインにとって兄の結婚はを持っていた王はハーシェルに宮廷天文学者

苦渋に満ちたものになる。彼女はすでに 38（Court Astronomer）の称号を与えるととも

歳、声楽は過去のものとなり、天体観測が彼に、年俸 200 ポンドを支給することになった。

女の生き甲斐となっていた。彼女は別居してこれは十分とはいえなかったがバースを離れ、 近くのアパートに移り、ハーシェルの家に通
天体観測に専念することの出来る金額であっう生活を送ることになった。兄嫁のマリーとた。

の間には長い間わだかまりがあった。しかし、

なお、カロラインは 1786 年に最初の彗星

1792 年に息子のジョン・ハーシェルが誕生すを発見した功績が認められ、ハーシェルの助

るとわだかまりも消え、カロラインはマリー

手として年俸 50 ポンドが与えられることにと協力してジョンの教育に熱中するようにななった。この年はハーシェルがたまたまアレる。

クサンダーとともにドイツに長期出張をしてウイリャム・ハーシェルは晩年をスラウでいた年で、カロラインには珍しく十分な観測

暮らし、カロラインを助手として観測を続け時間があった。いつもは兄の観測助手としてていたが 1822 年 8 月に自宅（天文台ハウス）

忙しかったのである。兄から譲られたスイーで死去した。ハーシェルの死後、カロライン

パーと呼ばれた望遠鏡（口径 10cm、焦点距

は故郷のハノーバーに戻り、天文台ハウスは

離 60cm、視野

2o12’）で彗星の探査に乗り現存しないが、家の前はハーシェル通りと名出し、思いがけなく最初の彗星を発見したの付けられ、記念碑が建っている。また、彼のであった。兄もこの発見以後は彼女の彗星探葬られたセント・ローレンス教会には偉大な査に協力し、カロラインは 1797 年までに 8

天文学者に捧げられた墓碑銘があり、ステン

個の彗星を発見している。彼女は女性ハンタ

ドグラスには望遠鏡とハーシェルの姿が描かーとして広く知られるようになった。

れているとのことである。

ハーシェル一家は 1782 年にウィンザー城に近いダチェット（Datchet）に移住する。
古い家で庭には天体観測に十分なスペースはあったが、生活には不便であった。ここではバースの家で製作を始めていた 30cm 反射鏡
天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

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恒星天文学の源流【18】■に移住してからである。
望遠鏡製作の裏には妹のカロラインと弟のアレクサンダーの大きな協力がある、当時の反射望遠鏡は金属鏡であった。主鏡素材はス
ペキュラムと呼ぶ銅とスズの合金であったが、両者の配合比率は製作者の苦心するところであった。ハーシェルも最良の反射率を求めて種々の実験を繰り返している。ときには炉の調整のために 16 時間も両手を離すことができず、その間食事はカロラインから口に運んでもらったこともあったと言う。
ダチェット移住以後、彼は順次口径を大きくしながら次の 3 つの大型望遠鏡を製作して
図4

ハーシェルの肖像（[1]の Fig. 4.3）

いる [3]。
（1）30cm（12 インチ）反射鏡（小型 20 フハーシェルの天文学は自作望遠鏡による天ィート望遠鏡と呼ばれる）（1782 年）

空探査と、それに基づく宇宙体系の構築といハーシェルの移り住んだのはダチェットのう点では一貫しているが、その内容は多岐にテームズ川に近い荒れた古家であったが、そ渡っている。ここで次の順で主な分野での足れでも庭は広く視界も十分あった。ここでは跡を辿って見よう。

バースで始めていた 20 フィート望遠鏡を完（1）望遠鏡の製作

成させ、庭にすえつけた。この頃のハーシェ（2）恒星視差と二重星の観測

ルについてカロラインは書いている。

（3）星団と星雲の探査「（兄は）天王星や惑星の角直径、二重星の計（4）銀河系の構造測などなどに精力的に取り組み、その成果は（5）星雲とその進化

多数の論文として、王立協会に送られている。

なお、ハーシェルには太陽の向点運動や赤外

それは驚くほどである。同時に彼は架台や駆線の発見などの仕事も知られているが、ここ

動方法について絶えず気を配っており、また、では省略する。ハーシェルの伝記は主にベル最適のアイピースを求めて試作を繰り返してコーラほか（[1], [2], [3], [4]）によった。伝いる。・・」

記によっては相互に整合しない記述箇所もあったが深くは詮索しなかった。

この頃、ハーシェルは望遠鏡製作の資金が不足するようになり、それを打開するために小型望遠鏡の製作販売に乗り出した。焦点距
離２m から 3m 程度の望遠鏡で約 60 台を製

2．反射望遠鏡の製作
ハーシェルの天文学は天体探査が主体であ作したという。

ったから、望遠鏡は大きいほど良い。彼はバ（2）48cm（18.8 インチ）反射鏡（大型 20ース時代に口径 10cm（1773）、16cm (1778)

フィート望遠鏡と呼ばれる）（1783 年）の望遠鏡を製作しているが、本格的な大型望これは当初、ニュートン焦点の反射鏡とし遠鏡製作に乗り出すのはダチェット、スラウて製作された。三角形の架台が回転台に乗っ天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）星と銀河 その１－9－て回り、鏡筒と観測台が三角の枠に沿って上下する支持方式である。この望遠鏡は比較的操作しやすく、ハーシェルがもっとも良く使用した望遠鏡であった。
彼は次の 122cm 反射鏡の製作に乗り出して設計を始めたとき、この 48cm 鏡で一つの実験を試みた。この反射鏡はもともとニュートン式であったが、彼は主鏡面をずらして主焦点が鏡筒の縁に結ぶ新しい焦点方式に変えて見たのである。この焦点によって、架台からの観測が容易になり、また、反射面がない
分だけニュートン焦点より明るさを増して暗図5い天体が見やすくなった。この実験に成功し縁にある。（[3] の Fig. 59）

122cm

反射望遠鏡、焦点が鏡筒先端のたので、ハーシェルは次の望遠鏡にはハーシ
金属鏡は曇るのが早いので、絶えず研磨のェル焦点と呼ばれるこの方式を取り入れることにした。

必要がある。また、金属鏡は重量が大きいの（3）122cm（48 インチ）反射鏡（40 フィー

で据付や駆動などにも多くの人手を必要とす

ト望遠鏡と呼ばれる）（1789 年）
スラウに移り住んでハーシェルは早速、40る。こうしたことから、特別な場合を除いて、彼の主力望遠鏡は 48cm 鏡であった。

フィート望遠鏡の製作に乗り出す。主鏡の金属鏡を納めた鏡筒は長さが 12m、直径が 1.5m3.

恒星視差と二重星の観測に達する。焦点には新しいハーシェル方式を星までの距離は太陽地球間の距離を基線と採用している。この製作には国王から 2000

した三角測量で測定される。これが年周視差

ポンド、グリニジ天文台から 2000 ポンドのである。その測定が成功するには 1838 年ま支 援 が あ り 、完 成 間 際 に は 国 王 か ら さ ら にで待たなければならなかったが、ハーシェル

2000 ポンドの供与があった。こうした支援には二重星を使って星までの距離を測定しよう

よって望遠鏡は 1789 年の秋に完成し、スラと試みた。これはガリレイが提案した方法で、ウの家の庭にそそり立った。その年末から観二重星の一つの星が遠方にあり、他の星が近測を開始しているが、その視野には球状星団

傍にあれば両星間の位置の年変化によって視が明るく広がり、多くの星に分解できた。一差が測れる筈である。これが年周視差である。

方、星雲状天体については、新しい星雲が多ハーシェルは両星間距離の精密な測定のた数見えてきたが、これまでの星雲については

めに視野の中に 2 本の蜘蛛糸を張り、一方を相変わらず星には分解できず、内部の微細構

中央に固定し、他方を移動させて両者の距離造も明白にはならなかった。

が測定できるマイクロメータを取り付けた。

この望遠鏡は高さ 15m の巨大で異様な建はじめ、ふたご座のカストルの二重星間の距造物として、当時、ロンドンからバースに向離の年周変化の測定を試みたが成功しなかっかう旅人はその大きさに驚いたという。スラた。彼はどこかに測定に適した二重星が存在

ウの家が天文台ハウスと呼ばれるようになっするはずだと考え、二重星の探査に乗り出したのはこの頃からである。

た。視差測定に適した星の発見が目的であっ天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

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恒星天文学の源流【18】■たが、次第に探査にも力を入れ、発見された

1782 年にウィリャム・ワトソンは「参考ま二重星をカタログにまとめている。最初のカでに」と言ってメシエの 1781 年版の星団星

タログは 269 星を含んで、1782 年、バース

雲カタログをハーシェルに手渡した。そこにを離れる年に公刊された。第 2 カタログはは 68 個の天体が記載されていた。ハーシェ

1785 年に（484 星）、第 3 カタログは 145 星

ルは早速、完成したたばかりの 30cm 反射鏡を含んで晩年の 1821 年に出版された(合計でメシエの天体の観測を始めた。メシエの口898 星) ([5], [6])。このカタログは二重星の星

径 10cm の望遠鏡で得られたカタログに較べの位置のほか、発見者の名前、発見日時、二て彼の 30cm でははるかに多くの天体が観測

重星の位置角、分離角、明るさなどが記載さされ、その多くを星に分解することもできた。

れ、また、二重星は主として分離角によって大型望遠鏡の威力に自信を持った彼は 1784

I から VI までのタイプに分類されている。

年に次のように書いている。

当時の基本的カタログとして当時広く利用さ「(メシエの)天体に私の 30cm 望遠鏡を向れたが、実視観測であったため、記述には種々けて見た。私が大きな喜びを感じたのは星雲の問題が残っていた。そのため多くの修復作と呼ばれる多くの天体が星に分解できたこと業が行われ、現在はマックエボイ（MacEvoy）である。また、多くの場合、メシエは星雲のによってリフォームされたハーシェル カタ

明るい部分しか見ていなかったのである。」

ログをウエブ上で見ることができる[7]。

「例えばメシエ 5 番（M5） をメシエは星雲と呼んだが、私の望遠鏡では星に分解され、球状星団の 1 つであることが分かった。」

4．星団と星雲の探査
バース時代の初期、1773 年にでき上がった

彼はまだ「すべての星雲は星に分解できる」

10cm 反射鏡で彼は早速、星雲のスケッチをと考えていたが、それにはこだわらず星団とはじめている。そのころ彼は星雲とはすべて星雲の観測を精力的に続けていた。観測には遠方の星の集団ではないかと考えていた。そ主として 48cm 反射鏡が用いられた。彼のスれを望遠鏡で実証したいと考え、その例としケッチした星雲の例を図 6 に示そう [8]。

て明るいオリオン星雲を選び、1773 年、1776
年、1778 年と続けてスケッチした。彼はそのとき、星雲の形に変化があるように見えた。
もし、変化があるなら、オリオン星雲は星の集団ではなく、ガス状の星雲ではないかと疑って見た。しかし、変化に確信が持てなかったので考えは元に戻る。星雲についての彼の結論はより大きな望遠鏡が必要であるということであった。これがその後の大型望遠鏡製
作への原動力となった。彼はまたオリオンのほかにも数多くの星雲や星団のスケッチを続けており、1778 年に完成した 16cm 反射鏡は
天空探査の意欲をさらに加速させることにな

図6

ハーシェルによる星雲のスケッチ例

った。

（[8] , 図は [2] に見られる）
天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）星と銀河 その１

ハーシェルは観測結果をカタログとして王－11－ハーシェルのカタログは彼の死後、故郷の立協会誌（RSPT）に送っている。

ハノーバーに戻ったカロラインによって、再第 1 カタログ：1786 年

天体数1000 [9]検証、整理されていたが、その仕事は甥のジ

第 2 カタログ：1789 年

天体数1000 [10]ョン・ハーシェルに引き継がれる。

第 3 カタログ：1802 年

天体数

500 [11]

ジョン・ハーシェル（John Herschel, 1792

ハーシェルは観測された天体（合計 2509

- 1871）は父のカタログの整理と共に、自ら個）を星雲、星団別に見かけの形状から次のも天空の探索に乗り出し、多数の新しい天体

ように分類している。カッコ内は天体の概数。

を発見している。ジョンはそれをスラウでの観測をまとめたスラウ カタログ（1833 年,

星雲

星団

I

明るい星雲（288）[12]）と南アフリカでの南天の天体捜索をまII

微光星雲（909）

とめたケープ カタログ（1847 年, [13]）としIII

極微光星雲（984）て公表している。1864 年にはこれらの天体とIV

惑星状星雲（79）

父のハーシェル カタログとをまとめた総合V

極めて大型の星雲（52）カタログを王立協会誌に送っている。それはVI

極めて集中し、多数の星を持合計 5079 天体を含んでいる[14]。これは独つ星団（42）

立 し た カ タ ロ グ と し て 別 途 出 版 さ れ 、 GC

明るい星と暗い星を含む集中(General Catalogue) と呼ばれている。

VIIした星団（67）
VIII

星のまばらな星団（88）

その後はバー・キャッスル天文台、ハーバ
ード天文台など各地の天文台で観測が進み、その成果はアーマー天文台のジョン・ドライ

カロラインは助手として丹念に記録をとってヤー（J. L. E. Dryer）によって統合され、いたが、時には独立して彗星探査と共にスイNGC (New General Catalogue) と し て 、ーパー望遠鏡を用いて星団星雲の探査にも当1888 年にアーマー天文台から出版された。そたっていた。ハーシェルのカタログにはカロの追補版もインデックスカタログ（IC, Index

ラインの発見した天体が 20 数個含まれておCatalogue）として 1895, 1908 年に公刊されり、発見者の記号 CH（Caroline 天体）で区ている [15]。

別されている。
5. 銀河系の構造
スラウに移ってから取り組んだ大きな仕事に銀河系の構造の研究がある。もともと、ハーシェルの意図は天界の 3 次元構造にあった。
彼が二重星による年周視差の測定にこだわっていたのはそのためであった。しかし、視差は当面、測定の見通しが立たなかったため、彼は方法を変えて統計的手法で 3 次元構造に挑むことにした。
第１の方法は彼が星計測法（star gage）と呼んだもので、星密度の高い天域ほど遠方ま図7

カロライン肖像[1]で広がっていると見なす手法である(1785 年、

天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

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恒星天文学の源流【18】■[16])。 彼はそのために 48cm 反射鏡を用い、の明るさはほぼ一定であるという仮定にも疑

天域の一定面積 (望遠鏡視野の直径 15 分角)問を抱いたからである。

の星数を数えた。星計測法の基礎にあるのは1817 年、78 歳になったハーシェルはついに二重星による年周視差の測定をあきらめた。

次の仮定である。
1）48cm 望遠鏡は宇宙の果てまで見通し

彼は、星までの距離は年周視差 1 秒角以下である、と結論している。しかし、相対距離のている。
2）星の明るさはほぼ一様である。

測定にはなお意欲を持っていた。彼はそのた

3）星の光をさえぎる物質は存在しない。

めに「等光度法」（equalization method）と彼は 48 反射鏡で 675 個の天域の星数を計測

呼ぶ第 2 の方法を編み出した [17]。これは同し、星の数から天空の広がりの限界を推定しじ口径の 2 つの望遠鏡を並べて、１つは基準た。限界までの距離はシリウスを基準として星に向け、他は探査する星に向ける。彼は基相対的距離で表わされる。その結果から描き準星として牛飼い座のアークチュルスを選び、出されたのが図 8 である。

その明るさが 4 分の 1 になるように口径を絞

この図を見ると、銀河を銀河面方向から見る。この減光した明るさと等しい明るさを持たときの形と思いがちだが、この図は銀極をつ星を探し、アンドロメダ座α星がそれに該

通り銀河面とは直角で天の川が二股に分かれ当することを見出した。星が同じタイプである点で銀河面と交わる大円に沿う断面図であるとすればアンドロメダ座α星の距離はアルる。一見すると、この図はわれわれの持つ銀クツルスの 2 倍になる。次にアンドロメダ座

河系の断面図を思い起こさせる。しかし、そα星を第 2 次の基準星にして再び口径を同じれは偶然に過ぎない。上に挙げた 3 つの仮定ように絞り、それと等しい明るさの星を探す。

はどれも適合しないからである。

それを第 3 次基準星とし、この方法を第 4 次、
第 5 次と繰り返して、暗い星の相対距離を推定しようとするのが『等光度法』である。この方法を天域の各方向について行い、銀河面と直角方向では銀河宇宙の果てまで見通したと思った。しかし、ペルセウス座のように銀画面内の天域では 12 次から 24 次まで高める必要があり、それでも背後に青い空が広がっ

図 8

ハーシェルの銀河系モデル（[1] Fig.

ていて、望遠鏡が限界に達していないことを

4.8）

認めざるを得なかった。その観測結果から彼

中央左よりに太陽、周縁で最遠方の星が星印

は、銀河系は銀河面の方向には望遠鏡の能力で示されている。

を超えた遥かな遠方まで広がっていると考え、
われわれの宇宙を「深遠な銀河系」

図 8 は銀河系を示すハーシェル宇宙として長い間認められてきたが、ハーシェル自身は（Unfathomed Milky Way）と呼んだ。それを図 9 に示す。

後になってこの宇宙体系を否定している。そハーシェルの銀河系構造の研究について、れは 48cm 望遠鏡では宇宙の果てまでは見通伝記を書いたベルコラ（[1]）は次のように述せないことが分かったからである。また、星

べている：

天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）星と銀河 その１

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「彼の銀河図はどれも試験的なもので、しか状、扇状などの星雲サンプルを適当に並べれも正確ではなかったが、天界の構造に関するば基本的な形成原理を示す系列が得られるで彼の生涯にわたる観測の集積に基づいている。 あろう。拡がった不規則な星雲は初期の状態
彼は長年、望遠鏡の大型化に取り組み、「星計にあり、中心集中を示す球状星団は長い期間測法」で星を数え、「等光度法」で星の相対距の引力作用によって星形成の後期の状態にあ離を測ったりして、銀河系の構造図を完成さる。」

せたいと苦心していた。しかし、彼にとってしかし、 こ の論文を 提 出した翌 年 、1790

満足できる図は得られなかった。それについ年の秋、おうし座にこれまでの考え方を覆すて、彼は恐らく、失望を禁じえなかったのに奇妙な天体と巡りあった [18]。それは惑星状違いない。しかし、それでも、銀河系の構造

星雲（現在、NGC 1514）の 1 つであるが、の解明を夢見て、彼は生涯の終わりまで若々一個の星が円状に広がる微光星雲に取り巻かしい熱情を失わなかったのである。」

れている。
「これはまったく奇妙な現象だ。約8 等級の星の回りを微光の大気が取り巻いているように見える」と観測日誌に記している。
「周りの星雲が星であるとして、それが星に分解できないほど遠方にあるためだとすると、その中心の明るい星は、近傍星との偶然の一致でないとすれば、あまりにも明るすぎる星になってしまう。」このとき、彼の心に浮かん
だのは星を取り巻くのは遠方の星ではなく、「輝く流体」ではないかという、「 より自然な」解釈であった。彼は地球で喩えればそれはオーロラのような物質ではないかとも考えている。

図9

ハーシェルの「深遠な銀河系」

中央の円は肉眼で見える限界を示し、上下の横線は銀河系の限界幅、左右は未知の距離まで伸びる銀河系の広がりを表す。([1], Fig. 4.11)
6．星雲とその進化
スラウに移住してからもハーシェルは星雲とは遠方の星の集団であると考えていた。明白なのは球状星団や散開星団であるが、それ以外の星雲が多様な形態を持つことにも注目していた。帯状のもの、コメット状のもの、扇状のものなどである。1789 年に次のように書いている [10]。

図 10「種々の形状をもつ星雲、球状、2 重、彗星

(出典：Wikipedia, NGC 1514)

惑星状星雲 NGC 1514

天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

－14－

■ 連載

恒星天文学の源流【18】■ハーシェルはそれまでも、自ら「惑星状星雲」と名づけた星雲をどのように分類して良いか迷っていた。この NGC 1514 に出会って、ようやく彼は星の進化との関連を推測するようになり、惑星状の星雲は重力によって星が誕生する過程を表わすのではないかと考えた。この解釈は星雲仮説として 1791 年に
王立協会誌に報告された[18]。
その頃、ピエール・シモン・ラプラス（Pierre
Simon Laplace, 1749 - 1827）はハーシェルの星雲仮説より数年遅れて、ハーシェルとは独立に太陽系の起源として星雲仮説を提唱していた。彼は自著「世界体系」の初版（1796）[19] のなかでその説を展開している。その骨

図 11

子は、太陽系は巨大な原始星雲から誕生したというものである。原始星雲は緩やかに回転しており、重力による収縮と共に回転速度を上げて、扁平になり、円盤状になって収縮を続ける。その過程で、円盤の縁からいくつかのリング状の星雲物質が分離して行った。それぞれのリングから惑星が形成され、太陽は最後に残った円盤から誕生した。ラプラスは
原始太陽系の姿がハーシェルによって観測された惑星状星雲に当たるのではないかと推論している。
ハーシェルは 1802 年にパリを訪ねた折にジョン・ハーシェル肖像 [21]結び：

ハーシェルのモットーに「天空に輝くものはすべて観測されるべきである。」という一句がある。これはバース時代から始まった彼の天体捜索者としての本領を表わしている。このモットーは 19 世紀に活躍した 5
人の女性科学者の生涯を語るマッケンナ-ローラーの著書の題名にもなっている[20]。
文

献[1] Belkora, Leila 2003, Minding the

ラプラスと会っている。2 人はその後、親しHeavens― ― The

story

of

our

くなり、ラプラスは『世界体系』1835 年版のdiscovery of the Milky Way. Inst. Of

なかでハーシェルに謝辞を述べ、次のように

Physics Publ., Chapter 4, William

書いている。

Herschel: Natural historian of the「ハーシェルは種々の凝集の段階にある星

universe.（詳しい伝記、本書の題名はハ雲の観測から『下降』して、星雲説にたどりーシェルが留守するさいにカロラインに着き、私（ラプラス）は太陽系の進化の考察

依頼した言葉「天界のお世話を頼む」にから『上昇』して星形成の星雲説にたどり着由来する）[2] Crowe, M. J. 1994, Modern Theories ofいた。」
その後、ラプラスの星雲説は 19 世紀を通

the Universe from Herschel to Hubble,

して大きな影響を与え、基本的な理論になっDoverていたが、その背後にはハーシェルの影響もWilliam Herschel: Celestial naturalist.

Publ.

大きかったのである。

（「天界の構造」の 2 論文（1784、1785）
天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

Inc.,

Chapter3,Sir星と銀河 その１of Stars, made at Slough, with aの主な箇所を掲載している）。
[3] King, H. C., 1955, The History of theTwenty-feet

Telescope, Dover Publ. Inc. （第 7 章がReflector,

betweentheyears 1825 and 1833. (2307 天体、スラハーシェルの望遠鏡に当てられている）[4] Holden, E. 1881, Sir William Herschel,

ウ カタログ)[13]

Herschel,

John

1847,

Resultsof

His life and works, Charles Scribner’s

AstronomicalSuns. (The Green eBook Home でアクduring the years 1834 – 1838 at the

セスできる)（詳細な伝記と、ハーシェル

Cape of Good Hope, being a completionの論文の解説に詳しい)

of a telescopic survey of the whole[5] Herschel, W. 1782, RSPT, 72, 112; 1785,

surfaceofObservations

thevisiblemadeheavens

RSPT, 75, 40, Catalogue of double stars.

commenced in 1825. Smith, Elder &（RSPT = Philosophical Transaction ofCo., London. (1713 天体、ケープ カタロ

the Royal Society of London, 王立協会

グ)[14] Herschel, John 1864, RSPT, 154, 1 –誌）[6] Herschel, W. 1785, RSPT, 75, 40,
Catalogue of double stars.
[7]

－15－

MacEvoy,

B.

2011,

Herschel

Doubleof stars. GC (General Catalogue John
William

Herschel 1864, （一般カタログ）

Catalogue[15] 小暮智一 2011、天文月報、104、38、

The

Star

137, Catalogue of nebulae and clusters

Restored,

歴史的天文台バーチャル探訪、８．アー

http//www.handprint.com/ASTRO/hers

マー天文台（NGC 製作の由来）

chel.html[16] Herschel, W. 1785, RSPT, 75, 213, On[8] Herschel, W. 1811, RSPT, 101, 269,
Astronomical observations relating to
the construction of the Heavens.
ofone

thousand

測法)[17] Herschel, W. 1817, RSPT, 107, 302[9] Herschel, W. 1782, RSPT, 76, 457 – 459,
Catalogue

the construction of the heavens. (星計newnebulae and clusters of stars.

-331, Astronomical observations andexperiments tending to investigate thelocal

arrangement

of

the

celestial[10] Herschel, W. 1789, RSPT, 79, 212 – 255,

bodies in space, and to determine theCatalogue of second thousand of new

extent and condition of the Milky Way.

nebulae and clusters of stars, with a（等光度法）

few

introductory

remarksonthe[18] Herschel, W. 1791, RSPT, 82, 11, O[11] Herschel. W. 1802, RSPT, 92, 477,

William Herschel. （ハーシェルの星雲

construction of the heavens.
Catalogue

of

500

new

nebulous stars, properly so-called bynebulae,nebulous stars, planetary nebulae, and[12]

仮説の始まり）[19] Laplace, P. S. 1796 , The System of theclusters of stars. With remarks on theWorld (初版）,（「世界体系」、1835 年まconstruction of the heavens.

で版を重ねる）。

Herschel, John 1833, RSPT, 123, 359,

[20] McKenna-Lawlor, Susan M. P., 2003,

Observations of Nebulae and Clusters

Whatever Shines Should be Observed,

天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）

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■ 連載

恒星天文学の源流【18】■Kluver Acad. Publ. （19 世紀活躍した 5

赤緯ゾーンごとにアレンジし、カタログとし人の女性の物語、天文関係ではロス卿夫てまとめて、1825 年にジョン・ハーシェルの人マリー、ハギンス夫人マーガレット、

もとに送った。これは天体を比較し、検索を天文学史のアグネス・クラークを含む）

容易にする貴重なものであった。カロライン[21] Clerke, Agnes. M. 1895, The Herschelsのカタログに基づいてジョンは自らの観測もand Modern Astronomy, Cassell and含めて「作業リスト」の制作をすすめ、これComp. Ltd. （復刻版）

が 1847 年のカタログ [13]と 1864 年の GC（一般カタログ）[14]の基になった。ジョンと親交のあったエディンバラ大学のデーヴィ

追記

本文を書き終えた直後に、注文しておいたッド・ブリュースター卿（Sir D. Brewster）

アグネス・クラークの著書 [21]がアマゾンかは「彼女の “ゾーンカタログ” は 75 歳の婦人ら送られてきた。これはハーシェル家 3 人（ウの情熱によって生み出された偉大なモニュメ

イリャム、カロライン、ジョン）の伝記からントである。」と称えている。この業績によっ始めて、彼らの天文学の成果と当時の天文学てカロラインは 1828 年にロンドン王立天文に与えた影響などをまとめたエッセイである。 協会からゴールドメダルが授与されている。
興味深い書物であるが、ここではカロライン

カタログ化の仕事が始まってからカロラインの晩年について触れておきたい。

は元気を取り戻した。その後はジョンの後ろ

実はカロラインのハノーバーに戻ってから盾となって研究を進めるが表立つことはなかの足跡が他の伝記でははっきりしなかったがった。それでもヘルムホルツやガウスなど多（本文第 4 節）、この書のおかげで事情が少くの研究者がハノーバーを訪れるようになりし分かってきた。

カロラインの家は活気を取戻した。彼女は晩カ ロラ イ ンは 兄 ウ イ リ ャ ム が 亡 く な っ た

年まで元気であった。音楽をこよなく愛し、

1822 年に、はやばやと故郷のハノーバーに戻

死去する前年に皇太子夫妻に招かれたときも、っている。これは彼女に大きな悔いを残した。

ウイリャムの作曲した歌を披露したという話

彼女は、天文学の仕事はやめて静かな余生をもある。そして 1848 年に 98 歳の天寿を全う送りたい、親戚や知人の多い故郷で暮らしたした。

いと思っていたのである。しかし、彼女を待っていたのは失望と孤独であった。50 年も離れていた故郷は冷たかった。英国の王室からは年俸の 50 ポンドが支給されていたが生活には不足した。兄デートリッヒの援助でようやく生活する日々となり、家に引きこもる日も多くなった。そんなある日、ソファに座っていた彼女に隣室の書棚が眼に入ってきた。
そこには兄ウイリャムが残した観測記録がぎ
っしり詰まっている。そのとき初めて彼女は眼が覚め、兄の観測記録の整理を始めた。天小暮智一（京都大学 OB）

体はほぼ発見順に並べられていたのでそれを天文教育 2011 年 11 月号（Vol.23 No.6）