シリウス
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観察の歴史
古代エジプトでは、シリウスは豊穣の女神ソプデト(古代ギリシア語: Σῶθις、Sothis)として知られていた。シリウスは最も初期の天文記録にも記録されている。エジプト中王国時代、エジプト人はシリウスのヒライアカル・ライジングを基にEgyptian calenderを作り上げた。シリウスがヒライアカル・ライジングを起こす約70日後[31] に、夏至とナイル川の氾濫が起きるため、とても重視されていた[32]。
エジプトのアレクサンドリアにいたクラウディオス・プトレマイオスは、著書アルマゲストの7巻と8巻に星表を記している。プトレマイオスは、地球の中心子午線の場所としてシリウスを使用した。しかし、奇妙な事に、プトレマイオスは青白く輝くシリウスを「赤く」輝く6つの恒星の1つとしている（以下の色に関する論争を参照）。他の5つの恒星はアークトゥルスやベテルギウスのようなスペクトル型がM型からK型の赤色巨星を指している[33]。
運動力学におけるシリウス
1718年、エドモンド・ハレーは当時の天文測量と、トレミーのアルマゲストを比較した。結果、それまで存在が提唱されていた固有運動を発見する事に成功した[34]。比較的明るいアルデバラン、アークトゥルス、シリウスは大きく動いたと言われており、約1800年で満月とほぼ同じ大きさにあたる、約30分（0.5度の角度）移動するとされている[35]。
1868年、シリウスは視線速度が計測される最初の恒星となった。ウィリアム・ハギンズは、シリウスのスペクトル型を調べ、赤方偏移が起きているかを調べた。結果、ハギンズはシリウスが約40km/sで太陽系から遠ざかっていると結論付けた[36][37]。しかし、現在の観測値である-5.5km/sとは大きく異なるため、ハギンズが導き出した値は誤りであるとされている。視線速度の値がマイナスである場合、これは天体が太陽系に接近している事を指している。
距離
1698年にクリスティアーン・ホイヘンスは著書Cosmotheorosにて、シリウスとの距離を27,664au(約0.437光年)と推定した[38]。
シリウスの年周視差は1839年に、トーマス・ヘンダーソンによる1832年から1833年にかけての観測と、Thomas Maclearらによる1836年から1837年にかけての観測によって計測された。それによって得られた年周視差は0.23秒角であった。
しかし、シリウスの年周視差の計測はそれ以前にも行われていた。例えば、ジョヴァンニ・カッシーニの観測（6秒）、喜望峰で観測を行ったニコラ・ルイ・ド・ラカーユの観測結果（4秒）を使ったネヴィル・マスケリンを含む、何人かの天文学者達[39]の観測、ジュゼッペ・ピアッツィの観測（同程度）、フリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセルの観測（はっきりとした結果は得られず）などがある[40]。
伴星の発見
1844年にドイツの天文学者フリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセルがシリウスの軌道の揺らぎを観測し、伴星の存在を示唆した。のちにシリウスBと呼ばれるその伴星の姿は、1862年1月31日にアメリカの望遠鏡製作者アルヴァン・グラハム・クラークによって初めて観測された[41]。これはディアボーン天文台にある、当時アメリカ最大の口径18.5インチ(470ミリメートル)の屈折望遠鏡、Aperture望遠鏡のテスト観測中にもたらされた[42]。同年3月8日には小型望遠鏡での観測にも成功した[43]。
1894年以来、シリウス系の見かけ上の軌道が不規則に揺れ動いている様子が観測されており、第3の天体が存在する可能性が示唆されてきたが、未だに確証が得られていない。観測から、データに最も合致するパターンは、シリウスAを約6年で公転している、質量が太陽質量の0.06倍の天体が存在する場合である。この天体が実在するとすると、視等級はシリウスBの5倍から10倍暗くなり、観測は極めて困難と考えられている[44]。2008年に行われた観測では、3番目の恒星や、惑星の存在を確認する事は出来なかった。1920年代に観測された「第3の星」は現在では、背景にあった無関係の恒星だったとされている[45]。
1915年、アメリカのウォルター・シドニー・アダムズはウィルソン山天文台でシリウスBのスペクトルを測定し、1万度近い高温の天体にもかかわらず暗いことから表面積の小さい矮星と判明した[46]。よって、天文学者はシリウスBが白色矮星であると結論付け、シリウスBは2番目に発見された白色矮星となった[47][注 2]。シリウスAの直径は1959年にロバート・ハンブリー・ブラウンとRichard Q. Twissによって、ジョドレルバンク天文台の強度干渉計を使い、初めて測定された[48]。一方、シリウスBは2005年にハッブル宇宙望遠鏡を使って測定された。その結果、直径は約12,000kmで、地球の98%であるとされた[49]。
色に関する論争
西暦150年頃の古代ローマの天文学者プトレマイオスは、先述の通り、著書アルマゲストにおいて、シリウスをベテルギウス、アンタレス、アルデバラン、アークトゥルス、ポルックスと共に「赤く」輝く恒星と表現している[50]。しかし、実際のシリウスは青白く発光している。この不一致は、イギリスのラトランドにあるLyndon村のアマチュア天文家Thomas Barkerによって最初に指摘され、1760年、ロンドンにある王立協会で行われた会議で発表された。1839年、ジョン・ハーシェルは2年前に見たりゅうこつ座η星の影響をおそらく受けて、改めてシリウスの色について指摘した[51]。1892年、トーマス・シーはこれに関するいくつかの論文を出版し、1926年に最終的な要旨が発表され、赤いシリウスに関する議論が再び行われるようになった[52]。なおシーはプトレマイオスだけでなく詩人アラトスや雄弁家キケロ、将軍ゲルマニクスの文章も引用しているが、彼ら3人は天文学者ではなく、キケロとゲルマニクスはアラトスの著書『現象 (Phaenomena) 』を翻訳・引用しているに過ぎない[53]。ローマ帝国の政治家ルキウス・アンナエウス・セネカもシリウスは火星よりも赤いと記述している[54]。しかし、全ての古代の記述において、シリウスが赤いとされている訳ではない。1世紀の詩人マルクス・マニリウスは、4世紀のAvienusと同様にシリウスを「海の青」と表現している[55]。また古代中国では、紀元前2世紀から7世紀までの複数の記録全てにおいてシリウスの色が「白」と表現されている[56][57]。
1985年、ドイツの天文学者シュロッサーとベルクマンは、8世紀のイタリアロンバルディア州の写本を出版した。内容はトゥールのグレゴリウスが書いたDe cursu stellarum ratioである。このラテン語で記された文章には、恒星の位置から、夜間に参拝を行う時間を求める手法などが記されている。そして、ここでもシリウスは「赤い」と表現されている。出版した2人は、伴星のシリウスBが赤色巨星であったため、シリウスが赤く見えたのではという仮説を唱えた[58][59]。シリウスBが赤色巨星だったとすれば赤く見える可能性もあるが、わずか数千年でシリウスBが白色矮星になることは、恒星の進化を考えてもあり得ず、他の天文学者からは否定されている。また、この赤い恒星はアークトゥルスを指しているという反論も出されている[60][61]。また、過去数千年間に赤色巨星化したシリウスBからガスが放出された兆候を示す観測結果は得られておらず[58]、恒星系にそのような変化は無かったとされている[54]。
別の説として、まだ発見されていない第3の天体によって赤く見えたのではという説も提唱されている[62]。
他にも、実際にシリウスが赤いという訳ではなく単なる比喩表現であるという説もある[58]。また、シリウスが地平線の近くにあると、レイリー散乱と呼ばれる、大気の影響で色が赤、白、青と変化する場合がある[54][注 3]。
注釈
- ^ a b 視等級 + 5 + 5×log（年周視差（秒））より計算。小数第1位まで表記
- ^ エリダヌス座ο2星の方が発見が1783年、白色矮星と判明したのも1910年なので早い。
- ^ 実際にシリウスと同じスペクトルA型（白）のカノープスは昔の東アジアでは緯度の関係で地平線に赤く見えることが多く、赤ら顔の南極老人の姿で描かれていた例がある。
- ^ Two full 50.09-year orbits following the periastron epoch of 1894.13 gives a date of 1994.31.
- ^ 軌道長半径（天文単位） = 軌道長半径（角度） / 年周視差 = 7.56″ / 0.37921 = 19.8 au; 離心率を0.6とすると、距離は40%～160%、およそ8～32auの間で変動する。
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