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恒星天文学の源流【6】■恒星天文学の源流【6 】

恒星分光の開幕期

その6
小暮智一（元京都大学）

7. Giovanni Batista Donati (1826 - 1873)

準備に取り掛かり、1864年には彗星の分光観7.1

測を行っている。1863年に恒星分光の観測結Donati彗星

1858年6月2日夜、フィレンツェ天文台の小果を報告しているが、その動機は恐らく本来型望遠鏡でしし座付近を探索していたの彗星分光にあったのではないかと推測されDonatiは一つの彗星を発見した[110]。明るさる。彼の生涯の仕事は彗星の観測にあった。

はvery faintとだけ記されているが、Donati

1858年の Donati 彗星は日本でも観測記録

彗星と呼ばれるようになったこの彗星は急速がある。安政5年7月29日に「北之方彗星現わに明るさを増し、8月中旬には肉眼で見えるれ候」（大場氏聞書）、8月1日に「是日以降彗ようになった。10月5日、近日点の5日後、彗

星現る」（災害誌、加賀藩資料）から8月14日

星は牛飼座アークトゥルスのすぐ近傍を通過の「東之方ほうき星之如き怪星出候」（応響雑

し、明るさに差がなかったことから、彗星核

記）まで6件の出現記録が加賀藩の資料に見の明るさはほぼ0等級であった。尾の長さもられる（富山市科学博物館ホームページ）。彗

60o に達しているが、たまたまこの日にイギ星は凶兆として恐れられたが、それは古いヨ

リスの画家ターナーがこの彗星を描いているーロッパでも同じである。１５世紀ごろのカのでそれを図22 に示そう。その後、この彗

トリックでは彗星は「怒れる神が投げ出した

星の尾は3つに分裂し世界中の話題をさらっ火球である」として、疫病や戦争や革命などた。

の予兆として恐れられていたし、プロテスタ
ントでも変わりなかった。しかし、19世紀中葉となるとそのような恐怖感は無くなり、ヨーロッパでは珍しい天界のショーとして眺められるようになっていた[111]。
7.2

生い立ちと生涯

1826年12月、Giovanni Batista Donati はフィレンツェに近いピサの町で生まれた。幼年の時期については良く知られていないが、ピサの大学を卒業してからフィレンツェに出
図22

イギリスの画家William Turnerによって、フィレンツェ物理学および自然史博物館て1858年10月5日に描かれた Donati 彗星の付属天文台に職を得る。当時、博物館の館[111]

長は Amici であった。Donati は Amici の指導で光学技術を学ぶ。

Donati は 全 部 で 6個 の 彗 星 を 発 見 し て お

ここで Giovanni Batista Amici (1786 -り、それぞれについて軌道を丹念に追跡して1863) に つ い て 一 言 触 れ て お こ う [112] 。

いるが、早くから分光観測の必要性を感じて
天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

恒星分光の開幕期

その 6

―49―

Amici はボローニャ大学の建築学科卒業後、近くの Modena 大学で数学や光学の講義を担当する。1811年に彼の製作した反射望遠鏡
は高い評価を受け、イタリア博覧会に出品して金賞を得ている。その後も多くの光学器械（望遠鏡、顕微鏡、レンズなど）の製作に当た っ て い た が 、 1831 年 に ト ス カ ナ 大 公
Leopold ２世によって、フィレンツェ物理学
および自然史博物館の館長と、同時にピサ大学の併任教授に任ぜられ、家族や職人と共にフィレンツェに移り住んでいる。この頃、彼は偏光顕微鏡を発明し、併行して２台の屈折

図23

Donati 彗星（Bondの写真撮影, 1858

望遠鏡も製作している。１号機は口径 28 cm,

年9月28日）[113]

焦点距離 5.2 m（1841年）、２号機は口径 23
cm, 焦点距離 3.18 m (1845年)でともにフィのとき乾板に写されたのは天空に尾を引く見レンツェの博物館で用いられた。Amici は顕事な彗星ではなく、図 23 に見るように数秒微鏡の製作と、それを用いた生物学の研究も角の広がりをもつ明るい核部分に過ぎなかっ行っており、1840 年代から 1850 年代にかた [113]。

けて、蘭などの植物の受精や, 植物の病原菌

1864年、Donati はフィレンツェ天文台台などの顕微鏡的研究の成果を相次いでイタリ長になる。彗星の探査は続けていたが、このア科学会議で報告している。1855年にはパリ

時期、太陽面現象にも興味を示していくつかで開かれた万国博覧会には独自に開発した顕の記事を Astronomical Register誌に寄稿し微鏡を出品して注目を集めた。Amici の光学ている。そのなかには黒点の解釈について当機器の製作技術は当時、広く知られており、時の混乱振りが見られるのですこし紹介してDonai だけでなく、Secchi, Rutherfurd にもみよう[114]。当時は黒点とは太陽大気に浮か大きな影響を与えている。

ぶ雲と考えられていた。

Donati は1852年に研修員としてフィレン

第１の解釈は GalileoとKirchhoff による

ツェ天文台に移り、この時期から彗星の探索

もので、黒点暗部は第一次に形成された高密が始まる。彼は1854年から 1864 年までに6度の雲、半暗部は2次的形成による低密度の個の新しい彗星を発見しているが、そのうち雲と考える。

の1つが上に述べた 1858年の Donati彗星で第2の解釈は Secchi によるもので、半暗部ある。しかし、Donati は単に彗星の発見とにおける細い放射状の模様に注目する。これ

軌道追跡に留まらず、その本性の解明に進む

は明るい太陽面から流れ出したガスでそれがために写真と分光観測を意図するようになっ中央部に集まって黒点を形成する。

た。写真については、当時はまだコロディオ

そして第3の解釈は Donati によるもので、ン型の湿式写真の時代であったが、アメリカ

Secchi とは反対に黒点は1次的に太陽大気中の Harvard 大 学 天 文 台 の G. P. Bond はに形成された雲である。その中心部はちょうDonati か ら の 連 絡 を 受 け て 1858 年 9 月 28

ど地球大気の雨雲のように雲の中心部のガス

日 に Donati 彗 星 の 写 真 撮 影 を 行 っ た 。こが太陽面に降り注ぐ。太陽面に達した高密度

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■ 連

載

恒星天文学の源流【6】■の部分が黒点暗部である。周辺の雲はまだ上ル研究に興味を抱き、Donati に星の分光を空にあり、太陽面に向かって落下中の状態が勧めていたのである。それに対し、Donati は放射状の模様を作り出す。
Donati のこの論文は星やコメットの研究者が太陽大気について混乱していたことを物語っている。
台 長 に な っ て か ら Donati は 新 し い 天 文台の建設に意欲を燃やしている。場所はフィレンツェの南郊外、Arcetriの丘である。天文台 か ら 100 メ ー ト ル と い う 近 く に ガ リ レ
イ・ガリレオの生家があり、ガリレオはこの地に幽閉され1642年に没している。Donatiの努力が報いられて 1872年に新天文台は完成し、10月27日に開所式を迎えた。この式での 挨 拶 で Donati は ガ リ レ オ を Great
Galileoと讃え、新しい天文台が Galileoの精
神を引き継ぐものであると強調している

図24

Donati 肖像（Website: The Internet

Encyclopedia of Science より転載）[115]。これが最後の文献となり、まもなくDonati は悲劇的な最期を遂げる。 彼はウイーンで開かれていた国際気象学会に出席中にコレラに冒され、苦難の末、ようやくフィレ
ンツェに戻ってきたが、辿り付いてその数時
間後、家族や友人に看取られながら亡くなったという。 1873年9月10日で享年 47才の若さであった。
Donati の天文台は現在イタリア国立天体
物 理 学 研 究 所 所 属 Arcetri AstrophysicalObservatoryと呼ばれ、現在も星間物質、星形
成域、系外銀河、太陽、理論天文学の研究が活発に行われている(http://www.arcetri.astro.it/)。
7.3

恒星と彗星の分光観測

Donati は研究生活の大半を彗星観測に当てているが、早くから分光にも関心を抱いていた。1857年から 1860年ごろにかけて師のAmiciから星のスペクトル線を観測する装置を作ってはどうかという提案を受けた。当時
Amici はFraunhoferの太陽と星のスペクト

図25

Donatiの用いた望遠鏡と分光器[117]天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

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その 6

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２つの問題点を挙げていた[116]。
第１は星の光は微弱なので大きな集光力を必要とすること、第2は星の光は点源であるからスペクトルには何らかの幅付けを必要とすること。
Amici は こ れ ら の 問 題 点 の 解 決 策 と し て
Direct vision prism とよぶ新しいタイプの望遠鏡と分光器のセットを製作した。口径
41 cm, 焦点距離 158 cmで焦点付近にコリメータを置いてプリズム分光器に接続した。
スペクトルの幅付けはシリンダーレンズを用いている。このときの望遠鏡と分光器を図25に示す。この望遠鏡を用いて Donai は明るい星の分光観測を開始した。
Donati の 恒 星 分 光 の 最 初 の 論 文 はAnnals of the Museum of Florence (1862)に掲載されたが、その論文は S. M. Drach に
よってMNRAS誌 に紹介され、それがDonati(1863)と し て 引 用 さ れ る よ う に な っ て い る[118]。この経緯を見ると Donati は他の4人より1年早く恒星分光に着手している。また
彼は1860年にはすでに Kirchhoff の論文を読んでおり、恒星分光の重要性を認識していた。
Amici の望遠鏡と分光器は 1860年には出図26 星のスペクトル線の位置[118]

来上がったので、 Donati はおそらくその年上端に対応する Fraunhofer 線、下端にマイから分光観測を始めていたのであろう。

クロメータの屈折角の値を示す。

Donati は明るい恒星 15個を選んで観測を始めた。スペクトルの認識できる主なスペク
トル線を赤側からα, β, γ, . .

と名づけた。線

こ の 図 に つ い て Donati は 次 の 点 を 指 摘している。

の位置は分光器の焦点部にマイクロメータを( i ) 星は色によって白色、黄色、オレンジ色、置き、日中に記録しておいた

赤色と分類できる。

太陽のFraunhofer 線の位置（マイクロメータの回( ii ) スペクトル線の現れ方は星の色と関係転角で表す）と比較するという方法で測定しがある。例えば黄色星では3星の紫端が揃った。このときのスペクトル線の位置を図26にて赤端が揃わないのに対し、赤色星では反対示そう。ただし、この図は Drach が原論文に赤色端が揃っている。

（イタリア語）を英訳して配置しなおしたものである。

これは今では星のエネルギー分布と肉眼の感 度 特 性 か ら 容 易 に 理 解 で き る が Donati
はそれを星の特性と考えていた。

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■ 連

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恒星天文学の源流【6】■しかし、Donati にとって深刻な問題は図得られなかったため、その後は恒星分光から26 に見られるように主なスペクトル線の位遠ざかったが、彼自身の分野である彗星につ置が Fraunhofer線と一致していないところ

い て は 分 光 観 測 に 成 功 し て い る 。 Donatiにある。これはマイクロメータによる屈折角(1864)は同じ望遠鏡―分光器系で 1864年にの測定の不確かさに起因する。図 26 の位置

出現した彗星 (C/1864 II)の観測をおこない、は多数回の平均を取ったものである。各星のそのスペクトルに3本の明るいバンドを検出

α線はＦ線（Ｈβ）であると仮定してした[120]。これは明らかに太陽のスペクトル

Fraunhofer 線との屈折角の差を計算していとは異なっている。この観測について Clarke

るが、角度の不安定さは残り、 Donati はそ（1902）は次のように評価している。

れを地球大気の揺らぎによるのではないかと「彗星の分光に最初の成功を収めたのは考えた。それを検証するために赤緯の異なる

Donati (1864)である。 (中略)15星に対し、地平高度の違いによるスペクトル線

光はそのほとんどが太陽からの反射光での屈折角の変化や、観測地点（ Cambridge,

あると是まで考えられていた。（Donati

Florence, Cape）の緯度による屈折角の変動の観測によって）彗星は自分で輝く、大の比較などを試みている。これはスペクトル

きく広がったガス体であることが判明し線に対するシンチレーション効果の始めてのた。次の段階は輝くガスとはどんなガス

系統的測定になっているが、そうした、努力なのかを決定することであるが、それはにも関わらずスペクトル線の同定には成功し1868 年 に Huggins に よ っ て 解 明 さ れていない。Donati の仕事についてAgnes M.

た。」

彗星の

Clarke （1902）は「19世紀の天文学史」のDonati の観測は定性的なものであったが、なかで次のように述べている：

彗星分光の第一歩を踏み出したところに大き「Donati は 1860年から（分光観測に向かな意義をもっている。

って）努力を傾けたがほとんど成果は得不思議なのは Amici の製作した望遠鏡やられなかった。これは観測器の不完全さ

分光器は Rutherfurd, Secchi では成功してが彼の要求に応えなかったためである。

いるのに、地元の Donati の場合だけ、なぜ彼の失敗は他の人の成功への序曲となっ成功しなかったのであろうか。その辺は文献ている。」

では探れない事情があったのでないかと想像

一方、Donati は死去 (1873) の翌年春、ロするばかりであるが、Donati には同情にた

ンドンの王立天文協会の年次総会で悼辞を贈えない。

られているが[119]、その中で彼の恒星分光に
8. George Airy (1801 -1892)

ついては「 恒 星 ス ペ ク ト ル 観 測 の 経 験 は Donati
を地球大気のシンチレーションに関する

8.1

グリニジ天文台とAiry

Greenwich天文台はロンドンシティの東南、研究へと向かわせた。彼はシンチレーシ

グリニジ公園の小高い丘の上にある。いまはョンの概念を明確にすると共に、その発

地下鉄高架のグリニジ駅から歩いてすぐに公生機構についても明確な説明を与えた。」

園の入り口にでる。

と前向きに評価されている。
Donati は星の分光観測では芳しい成果がこの天文台は 1675年に国王チャールスII世によって建設され、海上における経度の決

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定と保時観測を主目的として発足した。英国てすぐに横たわる原初子午線であろう。東西の中枢天文台として、台長は王室天文官

両半球にまたがって記念写真を撮る人の姿が(Royal Astronomer) として国王を補佐する絶えない。

唯 一 人 の 官 位 で あ る 。 初 代 台 長 は John
Flamsteed (1646 - 1719) で、経度決定のために精密な恒星の位置観測の必要性を進言し、それ以来、グリニジ天文台は位置天文学の中心となり、歴代の台長の任務もそれを遂行するためであった。1836年、第6代台長 John
Pond (1767 - 1836) が病を得て急逝すると、第7代台長として George Airyが35才の若さ
で Cambridge天文台から抜擢された。Airy
は持ち前の光学理論、機器製作技術、それに行政的手腕をもってグリニジ天文台を大きく改革し、本来の位置天文学、太陽系天文学のほかに多くの新しい部門を立ち上げ、就任以来46年にわたってイギリスにおける天文学の発展と機器開発に大きく貢献した。
図27 Gorge Airyの肖像[121]

伝統的天文学を引き継ぐAiry がなぜ1863
年に恒星分光の幕開けに登場したのであろうか。時代の要請という点も大きいが、Airyの8.2

生い立ちと生涯

広い識見もそれを支えている。この節では恒Airy には息子の Wilfrid Airy (1896)の編

星分光開幕期におけるグリニジ天文台の状況集したG. B. Airy自伝がある[122]。この自伝について考えて見たい。

は Airy 親 子 の 合 作 と い え る も の で 、 父

なお、グリニジ天文台はロンドン市街の工Georgeのメモや書簡、文書などをもとに息子業化と拡大によって観測環境が悪化し、20世が編集したものである。自伝は400頁の膨大紀に入ると天文台は徐々にその機能を地方になもので、私生活、行政的記録、研究記録が移す。1924年には鉄道が近くまで延びてきて綿密に書き込まれている。論文リストも示さ

地磁気や気象観測に障害が生じたため、第一れているが、掲載誌の巻号頁が示されていな陣の疎開が行われた。1939年第2次世界大戦

いのが惜しまれる。Airy にはその他、回顧が 勃 発 す る と 主 な 機 能 は 西 部 の Bath, 北 部

録 (Turner 1892, Maunder 1900)) もあるのBradford などに移される。戦後は1947年[123] [124]。

に ロ ン ド ン の 70km 西 南 の Hearstmonceux

Airyはイングランド東北部Northumberlandへの移転が決まり、1957年に体制が整う。

のAlnwickで1801年7月に、代々の資産家で郡グリニジにある旧天文台は 1998年に閉鎖の集税官にもなった父William Airyと、農家

され、丘の麓にある海事博物館の分館として生まれのやさしい母Ann Airyの長男として市民に開放されている。台内には昔をしのぶ生まれた。小学校、中学校時代にすでに語学、経緯儀、六分儀、小型望遠鏡などが陳列され文学、数学にその才能を示す。天文学に興味ているが、何といっても呼び物は正門を入っを持つようになった契機は、父がロンドンへ

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■ 連

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恒星天文学の源流【6】■の出張の折に、土産に貰った一対の地球儀との間、子午儀による観測を行いながら、光学

天球儀であるという。とくに天球儀上にちり理論を研究し、こんにち、Airy diskと呼ばればめられた明るい星々が天文知識の原点になる星像の回折模様の発見なども行っているったと回顧している。その頃、彼が中心に取[125][126]。

り組んでいたのは力学的装置の模型作りであ

1835年、王室天文官 (Astronomer Royal)った。中学を卒業した頃、家の財政が傾いてに就任し、46年間勤める。この間、1837年にきたのでAiryは給費生として1819年にケンはビクトリア女王が即位し、栄光のビクトリ

ブリッジ大学に入学する。天文への興味も進

ア時代が始まる。これはAiryにとって追い風

み、光学装置の実験なども行っている。特にであった。Airyは視野の広い研究者であった

彼の考案した色消しアイピースと顕微鏡は外ばかりでなく、すぐれた行政的手腕を持って部からも注目を受けた。1823年に優秀な成績いた。彼はビクトリア時代の繁栄をバックとで卒業すると、王立天文協会の創立者の１人

して天文台の改革に乗り出し、観測体制を拡である Sir James Southに招かれてロンド

大、組織化して、多くの観測をルーチン化し、ンに移り、初めて実地天文学の世界に入る。

「天文台をファクトリーに変えた」と言われ1824年にRicharda Smithと結婚するが、るほど近代化を進めた。観測設備の整備も大そ れ に は Derbyshireへ の 徒 歩 旅 行 に 出 か け

きな課題で主なものに月観測用経緯儀

た さ い Richardaと 出 会 っ て 互 に 一 目 ぼ れ に（1847）（Airy設計）、大型天頂儀（口径20.3なったというロマンスがある。後年、自伝で

cm, f = 3.5 m）（1848）、13 inch (33 cm) 屈も「二人の眼が合うと、私の運命が決まった

折赤道儀（South-East equatorial）(1859) なように感じた。二人は１つにならなければなどがある。なお、1893にはイギリス最大の28

らないという思いに抵抗できなかった」と述

inch (71 cm) 屈折赤道義が設置されている

べている。Rechardaの父は最初 Airy に資産が、これは Airy 退官後である。

のないことから結婚を拒んだが、Airy がケ

組織の拡大として、彼は伝統的な3部門（保ンブリッジ大学に職を得たことで承諾したと

時、子午線観測、経緯儀）のほかに、新しいいう話もある。1826年にケンブリッジ大学で5部門：「地磁気と気象」、「ヘリオグラフ」、｢分はじめ数学教授 (Lucassian Professor)とな

光｣、「アストログラフ」、および「2重星」をり 、 1828 年 に 天 文 学 教 授(Plumian

新設している。これらは彼のすぐれた実行能

Professor) に 移 っ て ケ ン ブ リ ッ ジ 天 文 台 台

力によるものであるが、それには強い性格も長を兼任する。因みにケンブリッジでは担当必要であった。そのため、｢エネミー｣も少な

領域ごとに教授の名称が異なる。天文関係でくなかったし、それにまつわる逸話も多いがは Plumian と Lowndean の ２ つ が あ り 、Airy は王室天文官としてそれらを乗り切っ

Airy

が

て、天文台の近代化に取り組んだ。最後の数

Lowndean の職にあった。Plumianはのちに

年間は月の運動理論の研究に打ち込んでいた

A. Eddington, F. Hoyle, M. Rees らが就任

が 1881年に退官し、グリニジ公園近傍の自した職である。なお、Lucassian には1980

宅で静かに余生を送り、1892年1月に他界し年からStephen Hawkingが就任している。

た。享年 91才。

と 同 時 代 に は William

Lax

Airy が Plumian と 天 文 台 長 を 勤 め た 7 年
間は彼にとっても実り多い時期であった。こ
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8.3

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恒星と太陽の分光観測

Airy は1863年の王立協会の会合の席上で、グリニジ天文台において自ら設計した恒星用分光器の光学系と試験観測の結果を口頭で報告している[127]。これは Airy のこれまでの経歴からすると大変に唐突の感がある。自伝
でも分光観測に乗り出した動機や分光器製作
過程などについては何も述べていない。
試験観測は33 cm 屈折望遠鏡に装着されたプリズム分光器で行われた。スペクトル線の位置はマイクロメータで読み取り、太陽のFraunhofer 線と比較している。この望遠鏡による当時の観測の模様を図 28 に示そう。
図29 は Airy が助手の Carpenter と共同

図28

South-East Equatorial 望遠鏡と分光観測の様子。

分光器を覗き込んでいるのはE. W. Maunder[124]。

で作成したスケッチを示している。
こ の ス ケ ッ チ に つ い て Airy の 与 え た コ
メントは次のように簡単なものである。
「このスケッチはスペクトル線の位置を示すために描かれたもので、それぞれの線の特徴や相対強度などについては触れていない。星のスペクトル線は太陽のＨ線に似て輪郭がかすんでいる（nebulous）。
図の最初の4星ではスペクトル線はその赤端とは反対側がよりぼやけているように見える。」
これで終わっており、スペクトル線の同定や星の分類なども行っていない。このときのAiry の目的は恒星の分光ではなく、分光器の設計製作にあった。ケンブリッジ天文台長だった頃に培った光学理論に基づけば分光器の製作は難しい問題ではなかったのであろう。
このとき同時に製作された小型分光器を用いて、Airyは助手のGlaisher (1863) に太陽スペクトルの気球観測を行わせている[128]。
まず、地上において太陽スペクトルが赤端のB線から紫端の G線まで見えていることを確認 し た 後 、 気 球 は 上 昇 を 始 め 、 4.5 マ イ ル（7200 m）の上空まで達している。Glaisher
はほぼ 1 マイルごとにスペクトルの見え方

図29

Airyの観測による恒星のスペクトル線

スケッチ [127]

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■ 連

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恒星天文学の源流【6】を記述しているが、1マイルを越すと赤と紫■と考えていた。」の両端からスペクトルが薄れて見えにくくな

従って、1863年の段階ではAiry の関心はむ

り、3マイルでは D線からＥ線までがようや

しろ分光器という機器にあった。しかし、そく見え、4.5 マイルではスペクトルには何もの態度が変わるのは分光観測によって視線速見えなかったというのである。気球の放球は度の測定が可能になったからである。伝統的

3月31日午後4時15分、太陽高度は60o であっ天文学の一分野として、恒星の精密な位置とた。Glaisherはスペクトルが高さと共に短く固有運動の測定がある。固有運動は天球上のなっていく原因として光量の不足をあげてお星の2次元運動であるから、もし、視線方向

り、最高点では太陽高度はすでに低かったとの速度が測定できれば星の3次元空間運動を述べている。Airy の意図は太陽スペクトル知ることができる。これは伝統的天文学にとに対する大気の影響を見るためであったと思っても重要な資料である。しかも、その原理

われるが、上昇速度が遅かったため太陽が傾は明快である。Doppler 効果によるスペクト

きすぎた。放球は午前中に行うべきだと反省

ル線の変移を測定すればよい。問題は測定精しているが、Glaisherはその後再実験を行っ度である。こうして 1875年に分光部が設置ていないし、Airyもそれについて何も述べてされ、視線速度測定の作業グループが立ち上いない。一つのエピソードに終わっている。

がった。この時期にAiry は楽観的な見解をAiryは1863年以後、分光観測に関する論文持っていた。 彼は1876年に出された台長報を書いていないが、しかし、星の分光から離告のなかで書いている[129]。

れたわけではない。それとは反対にグリニジ「月のスペクトル中のＦ線 (486 nm) と天文台内に太陽写真部と共に分光部を設置し観測室内の水素線（Hβ）との波長のずれて恒星分光の推進を図っている。その事情にを 16 個のスペクトルについて測定し、ついてはMaunder (1900)の著｢グリニジ王立

その平均をとったところ、その差は有意

天文台、その歴史と仕事｣の中で詳しく述べらに 2 mile /s 以下であった。線のずれをれている[124]。Maunderは太陽黒点数が長接近、後退運動と見なすと、多くの星々

期間減少した「マウンダーミニマム」の発見に見られる傾向と一致する。この結果はで知られているが、この書ではグリニジ天文

最近、星々の運動に関する Huggins 氏

台の歴史も詳しく紹介している。また、歴史の精密な観測の結論を支持するものであ的に貴重な写真も多く載せられている。

る。」

この書でAiry について、彼は早くから勃

こ う し て Airy は 視 線 速 度 の 測 定 に 乗 り 出

興 し つ つ あ っ た Huggins や Rutherfurd

したのである。作業グループが最初に用いたに代表される「新天文学」の動向にも深い注

望 遠 鏡 は Great Equatorial と 呼 ば れ る

意を払っていたが、職務として力を尽くしたの

12.75インチ (32 cm) 屈折望遠鏡であった。

は位置天文学とそこから派生する恒星天文学のしかし、星について有意な視線速度の精度が測定学であるとして次のように述べている。

得られなかったため、Airy はすでに退官し「グリニジ天文台はその(新天文学の)活動ていたが1891年に観測はいったん中止されには実際上参加していない。Airy は天た 。 そ の 後 、 Thompson photographic

文台の本来の目的の遂行に意を注いでおrefractor と呼ばれる 28インチ (71 cm) 鏡り、・・・、この新しい科学は彼の任務外に切り替えられたが、それでも予定した精度

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恒星分光の開幕期

その 6

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には達しなかった。この望遠鏡はドイツ式架1890 年 に Annie S. D. Russell (1868 -台に乗っており、駆動に問題があるのではな

1947) が lady computer と し て 分 光 部 に 勤

いかと検討された。しかし、問題は依然とし務を始め、Maunder の助手として、すぐれて 残 っ て お り 、 1900 年 に な っ て Maunder

た才能を発揮する (第4.4節参照、5月号)。

(1900)はついに

Annie はアイルランド生まれで、ベルファー「しかしながら、現在（1900年8月）になストの女子高校卒業後、ケンブリッジ大学（ガっても正常な観測は始まっていない。」

ートンカレッジ）で数学を学び、数学部門のと述べてグリニジにおける視線速度観測の現年間トップ賞を受賞している。1895年に2人状を嘆いている[124]。Potsdam や Meudon

は結婚し、生涯にわたって天文学の研究，普天文台などではすでに着実な成果が得られて及の良き伴侶となる。

いる時代に入っていたのである。ただし、グ

グ リ ニ ジ 天 文 台 に お け る Edward W.

リニジでの分光観測が不調だったのは視線速

Maunderの 分 光 観 測 に は 次 の よ う な も の が度の観測についてであって、恒星の分光観測ある。

は Maunder によって引き継がれる。それに（1）視線速度の観測と測定

ついて触れておこう。

上述したようにグリニジにおける視線速度の測定は成功していないが、 Maunder は何

8.4

回がこの観測に挑戦している。その１つに太Maunderと分光観測

Edward Walter Maunder (1836 - 1928)

陽向点の問題がある。William Herschel ははロンドンのメソディスト教団伝道師の末子

固有運動の統計から太陽はヘラクレス座の一として生まれ、ロンドンキングスカレッジで点に向かって運動していることを発見したが、経済学を学ぶ。中退して銀行に勤務するが、Maunder (1885)はそれを視線運動の統計か

1873年にグリニジ天文台の助手として採用

ら導くことを考え、向点方向と反対方向にあされる。彼がどのようにして天文学に近づいる多数の星の視線速度を測定した[130]。向点

たかは明らかでない。いずれにしても、かな

方向の星は全体的に接近運動を示し、反対方りの観測実績が評価されたのであろう。

向の星は遠ざかる運動を示すはずである。しかし、測定値には誤差が大きく、Maunder は
結局、向点を確認することが出来なかった。
そこで彼は誤差の原因について、スペクトル
線の幅（白色星の水素線は幅が広い）、機械的原因、大気の安定性(シンチレーション)など広い面から検討し、これらを改善すれば高い精度の測定が可能であると将来への期待を述べている。
(2) 天体の分類
Maunder (1888) は 天 体 の 分 類 に 関 す る
Norman Lockyer (1836 - 1920) の講演を聴いて感銘し、自分の観測と交えてその概要を紹介している[131]。本稿では触れなかったが、図30 Maunderの肖像（Wikipedia より転載）

Lockyer も 優 れ た ア マ チ ュ ア 出 身 の 天 文 家

天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

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■ 連

載

恒星天文学の源流【6】■で、日食のスペクトルからヘリウムを発見しこの分類に対し、Maunder は基本的には賛たことで知られているが、恒星についても多成しているが、「流星体」理論にはまだ分光学

くの分光観測を行っている。この講演におけ的な実証性が欠けているとして、特に初期のる Lockyer の 基 本 的 な ア イ デ ア は 天 体 の 進

段階の天体分光に興味を抱いている。

化は｢流星体｣の集合から始まり、誕生した星(3) 輝線星の分光観測

は温度上昇期と下降期に別れ、最後は冷却しMaunder は Lockyer の 進 化 論 に 刺 激 をて惑星として終わるというものである。天体

受け、1899年から 1892年にかけて相次いでを7種類のグループに分けているが、それは輝線天体の分光観測に挑んでいる。1889年のMaunder の紹介によると次のようになって観測では γCas, βLyr, P Cyg, ο Cet (極大光いる。

度期)、彗星などが含まれており、Maunderグループ I

スペクトルは輝線が顕著では P Cyg 星の初の分光観測者となっているある。構成する｢流星体｣はまだ希薄に分布し[132]。ただし、このときの観測では Hβ輝線ている。星雲、彗星、輝線星の一部がこれにを認めているが、輝線の両側はぼやけている含まれる。

とだけ記述しており、紫側に吸収線を伴ったグループ II星は輝線と吸収線を混在

P Cyg型輪郭の指摘にまでは至っていない。

するが、まだ、星となり切っていない。
「流星

その後、オリオン星雲、惑星状星雲、新星な体」は充分コンパクトに凝集している。

どの分光を続けているが、1890年代後半から

Secchi のタイプ III、または、Vogel の IIIa

は太陽観測に専念するようになる。

がこれに対応する。

なお、 P Cyg 型 輪郭はすでに Huggins

グループ III

吸収線が顕著で温度上昇によって新星のスペクトル中に発見されてい期にある星である。スペクトルは次第にシンるが(第4.3(a)節、5月号)、P Cygについては

プ ル に な っ て 行 く 。 α Cyg が 代 表 星 でKeelerSecchi の II型、Vogel の IIa型にあたる。

Bélopolsky (1899, 1900)は P Cyg の可視域

グループ IV(1893) が 最 初 で あ る [133] 。

最もシンプルなスペクト

輝線について、詳しい輪郭の測定を行っていルを示す星。Secchi の I 型、または Vogel

るが大気構造との関係までは触れていないのIa 型にあたる。シリウスとベガが代表星で、 [134][135]。この点でも Huggins の物理的温度の最高点に達した星と考えられる。
グループ V

グループ III に対応するな理解が際立っている。
(4) 太陽観測

が、温度下降期にある星で、スペクトルは次Maunderは1894年頃にマウンダーミニマ

第に複雑になり、H, K 線が強くなる。太陽ムと呼ばれる黒点消滅期（1645 - 1715年）のやアルクツルスがこれに属する。グループ

存在を初めて指摘したが、当時は何の反響もIII と V の違いは吸収線の幅が III では狭なかったという。Maunder 夫妻は太陽の黒く、V では広いところにある。

点、コロナを中心に写真観測を続け、何度かグループ VI

炭素の吸収線が顕著な

日食観測にも2人で参加している。 Annie は赤い星で、Secchi の IV型、Vogel の IIIb 型

コロナの写真撮影を試みており、1898年のイに対応する。

ンドと1901年のモーリシャスでの皆既日食

グ ル ー プ VII
階になった星。

輝きが消失して惑星段でコロナの長時間露出（20 - 120 秒）の撮影を行い、視野 40o , 16 cm角の乾板上に始め

天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

恒星分光の開幕期

その 6

―59―

て外部コロナの撮影に成功した[136]。インド

歩譲ったものの、分光サーベイと分類法の改では太陽中心から月半径の 13倍の距離まで良で、その精神は Vogel から後の Pickering

広がった外部コロナの撮影に成功し、モーリを中心とする Harvard 大学天文台へと引き

シャスでは外部コロナの中に巨大なプロミネ

継がれていく。

ンスと共に東西に延びる長い棒状の構造を検残りの3人はそれぞれ本領とする別の分野出している。こうした太陽の写真観測の成果を持ちながら、恒星分光の一端に貢献していが認められ、1916年には女性として初めて王る。

立天文協会の正会員となっている。なお、

Lewis M. Rutherfurd の本領は技術であEdward Maunder は王立天文協会の閉鎖的る。高精度の写真撮影技術、望遠鏡の製作、な組織には批判的で、1890年に英国天文協会

グレーティングの製作など、これらは Rees,(British Astronomical Association = BAA)

Gould との協力によって活かされている。恒を設立している。これは女性を含め天文愛好

星分光に一時期興味をもって取り組み、スペ者は誰でも入会できる開かれた組織で、そのクトルの多様性に魅せられているが、長続き運 営 に は Annie も 長 期 間 参 加 し て い る 。

しなかった。技術開発と写真観測に興味が移

BAA は現在では国際的にも広まったアマチっていたからである。
Giovanni B. Donati の本領はやはり彗星

ュア団体となっている。
こうして、Maunder は Airy の志を継い観測にある。彼は早くから彗星と恒星の分光で分光観測における良き後継者となり、グリの重要性を認識し、それに取り組んでいるが、ニジ天文台における恒星分光の基礎を築いた。 残念ながらAmici による新型の望遠鏡―分光器系は所期の性能を出せなかった。しかし、
9. まとめ

彗星の分光では太陽と異なったバンドスペク

これまで、開幕期から 19世紀末までの恒星

トルと見出し、彗星の光が太陽反射光でなく、分光の進展を、1863年の開幕に参加した5人

自ら光ることを初めて示すなどの成果も得ての天文家の生涯と天文学を中心に眺めてきた。 いる。分光ではむしろ大気シンチレーション
5人のうち、生涯、分光観測を継続したのはHuggins と Secchi である。

の系統的研究で評価されている。
George Airy は何といっても伝統的天文学

William Huggins は Margaret 夫人ととの中枢に生きた人である。本領は光学理論ともに恒星および星雲のスペクトルの元素同定技術力に裏付けられた位置天文学観測であっに基づく物理的解析の基礎を築いた点で、5たが、「新天文学」の重要性も充分認識してい人の中でも第一人者としてあげることができた。分光部の設置から星の視線速度の観測にる。

意欲を燃やしたが、成功に結びつかなかった。

夫 妻 の 著 し た Atlas of Representative

しかし、Maunder という良き後継者を得てStellar Spectra は夫妻の研究生活の足跡とグリニジ天文台における分光観測は発展した。

共に 19世紀後半の分光観測および写真技術

Donati や Airy の分光観測の例を見ると、の進展を示すものとして優れた遺産となって19世紀において星の分光がいかに困難であいる。

っ た か 、 そ れ に 比 し て Huggins, Secchi,

Angelo Secchi は恒星スペクトルの多様性

Vogel の技術がいかに高かったかが実感されに魅せられ、生涯をその分類に捧げた人としる。これら先人の努力によって天体分光学はて特筆される。分光技術では Huggins に一開幕し、Agnes M. Clarke (1902)によれば「天天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

―60―

■ 連

載

恒星天文学の源流【6】■

体の本性を探る科学が誕生した」のである。

(http://gbamici.sns.it/eng/biografia.htm)

彼女はさらに19世紀後半を「天文学者は物理[113] Pasachoff, J. M., Olson, R. J.M. and

学者になり、物理学者は何がしか天文学者にHazen, M. L. 1996, Journ. of the History

なった時代」と表現し、「新しい科学はあらあof Astronomy, 27, 129 – 145, The earliest

らしさや、相互矛盾や、不完全さを持っていcomet photographs: Underwood, Bond,

るが、同時に若さの可能性をもっている」と

and Donati 1858.

その将来性に期待している。最後に Agnes[114] Donati, G. B. 1868, Astronomicalに敬意を表して図 31 にその肖像を付してRegister, 6, 234 – 236, On the physical

おきたい。

nature of the Sun.
[115] Donati, G. B. 1873, Astronomical
Register,11, 41 – 43, Words pronounced
by Professor G.B. Donati.
[116] Donati, G. B. 1862, Nuovo Cimento,
15, 296 – 302, On the lines in stellar
spectra ( in Italian)[117] Heanshaw, J. B. 1986, The Analysisof Starlight - One Hundred and Fifty
Years

of

Astronomical

Spectroscopy,

Cambridge Univ. Press, Chapter 4. Stellar
spectroscopy: a new beginning, p. 52 – 54
[118] Donati, G. B. 1863, MNRAS, 23, 100 –
107, On the striae of stellar spectra, from
the Memorie Astronomiche.
[119] 追 悼 文 MNRAS, 34, 153, 1874,
図 31 Agnes Mary Clarkeの肖像[4]Associates deceased – Prof. G. B. Donati.
[120] Donati, G. B. 1864, AN, 62, 375 – 378,

文 献

Schreiben[4](再掲) Brück, Mary, 2002, Agnes Mary

Directors der Sternwarte in Florenz, an

Clarke and the Rise of Astrophysics,

den Herausgeber （彗星の分光観測）

Cambridge Univ. Press （天文月報 97 巻

[121] NNDB (Notable Name Database),

p.43, 2004 に書評あり）

des

Herrn

Prof.

Donati,George Biddell Airy, p. 1 – 3 (Biography)[110] Donati, G. B. 1858, MNRAS, 18, 271,
Discovery of Comet V., 1858.

(http://www.nndb.com/people/760/000096
478/)[111] Olson, R. J. M. & Pasachoff, J. M.

[122] Airy, W. 1896, Autobiography of Sir

1998, Fire in the Sky, Cambridge Univ.

George Biddell Airy, Edited by Wilfrid

Press (Chapter 5. Donati’s Comet, The

Airy (2007, Biblio Bazaar 社から復刻版)、

Watershed)

eBook は 次 の web で ア ク セ ス で き る 。

[112] Biography 2006, Giovanni Batista Amici(http://www.gutenberg.org/files/10655/10

天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）

恒星分光の開幕期

655-8.txt)

その 6

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[133] Keeler, J. E. 1893, Astron. And[123] Turner, H. H. 1892, AN, 129, 33 – 38,
Sir George Biddell Airy (追悼文)[124] Maunder, E. W. 1900, The Royal
Observatory, Greenwich: A Glance at its
History and Work, pp. 320, The Religious
Tract Society. (Maunder からリンクでフルテキストにアクセスできる。)

Astro-Phys., 12, 361 – 362, Note on the
spectrum of P Cygni.
[134] Bélopolsky, A. 1899, ApJ, 10, 319 –
320, Note on the spectrum P Cygni[135] Bélopolsky, A. 1900, AN, 151, 37 – 40,
Ueber das Spectrum von P Cygni.
[136] Maunder, Annie S. D. 1902, MNRAS,[125] Airy, G. B. 1831, Trans. Cambridge

62, 57, Preliminary note on observations

Phil. Soc., 5, 283 – 291. On the nature ofof the total eclipse of 1901 May 18, madethe light in the two rays produced by theat Pamplemousses, Mauritius.（コロナ写double refraction of quartz.

真）(回折理論)[126] Airy, G. B. 1834, Mathematical Tracts,
2nd edition, pp.321f., On the diffraction ofan object-glass with circular aperture.

小暮智一（元京都大学）(Trans. Camb. Phil. Soc.)（エアリーディスク）[127] Airy, G.B. 1863, MNRAS, 23, 188 190, On an apparatus prepared at theRoyal Observatory, Greenwich, for theobservation of the spectra of stars.（恒星分光）[128] Glaisher, J. 1863, MNRAS, 23, 190 –
191, Lines in the Solar spectrum, as
observed in the balloon ascent, 31st
March last.
[129] Airy, G. B. 1876, Astr. Register, 14,
158 – 163, The Royal Observatory (ステータスレポート)[130] Maunder, E. W. 1885, The Obs. 8, 162– 170, The motion of stars in the line ofsight.
[131] Maunder, E. W. 1888, The Obs. 11,
263 – 267, The classification of theheavenly bodies（天体の分類）[132] Maunder, E. W. 1889, MNRAS, 49,
300 – 307, Spectroscopic observations ofsundry stars and comets, made at theRoyal Observatory, Greenwich, chiefly inthe years 1887 and 1888.（恒星分光）
天文教育 2009 年 11 月号（Vol.21 No.6）