恒星の大きさ

シリウスBは1個の恒星なのに地球より少し小さく、ベテルギウスの直径は太陽の約700倍もあります。

地球ほどの大きさから、惑星の軌道ほどの大きさまで

モデルのいちばん左から始めましょう。淡い青色の球がシリウスBです。地球の空で最も明るい恒星の伴星です。ESAによると直径は12,000 kmで、地球の12,742 kmより少し小さいのに、太陽の98%もの質量があります。燃料を使い果たした恒星の中心部が残った、白色矮星です。隣の地球は少し大きく見えます。その次に木星、そして赤色矮星のプロキシマ・ケンタウリが並びます。プロキシマの直径は太陽の約7分の1、木星の約1.5倍です。

さらに進むと太陽が現れ、次に4.37光年先にある太陽に似た恒星、ケンタウルス座アルファ星Aが続きます。その次はシリウスAで、ESAによると直径は240万km、太陽の約1.7倍です。ベガはさらに少し大きな星です。ここまではすべて、中心で水素の核融合を続ける主系列星です。主系列星では、質量が増えても大きさの増え方は緩やかです。大きさが急に跳ね上がるのは、主系列を離れた星です。アルクトゥルスの直径は太陽の約25倍、アルデバランは約45倍、青色超巨星のリゲルは約79倍です。

太陽の位置にベテルギウスを置くと

赤色超巨星のアンタレスとベテルギウスは、いちばん右にあります。NASAのマーシャル宇宙飛行センターのチームは、ベテルギウスの半径を太陽の約724倍と推定しています。724 × 695,700 kmを計算すると約5億400万km、つまり3.37天文単位です。1 AUは地球と太陽の距離で、1億4960万km、太陽半径の215倍に相当します。モデルで「惑星の軌道」をオンにしましょう。ベテルギウスは水星、金星、地球、さらに1.52 AUにある火星の軌道をのみ込み、表面は主小惑星帯より外まで達します。ただし、5.2 AUにある木星の軌道は外側に残ります。

NASAの一部のページには、ベテルギウスは「木星の軌道を越えて広がる」と書かれています。そのためには、太陽の約1120倍の半径が必要です。古い測定にはその程度の値があり、今でも一部に見られます。測定が難しい点が2つあるためです。1つは距離で、NASAのページには約548光年と約700光年という値があります。大きさは空での見かけの幅に距離を掛けて求めるため、距離が30%変われば半径も30%変わります。もう1つは境界です。超巨星の外層は徐々に薄くなり、観測する波長によって見え方が変わります。超巨星の大きさを示す値は、誤差の幅が大きい推定値として扱いましょう。

直径・体積・密度

体積は半径の3乗に比例します。直径が太陽の724倍の恒星は、体積が724³、約3億8000万倍です。一方、NASAによるとベテルギウスの質量は太陽の約15倍しかなく、平均密度は非常に小さくなります。太陽15個分の質量をその体積に広げると、1立方メートルあたり約0.00006 kgとなり、身の回りの空気の約2万分の1の密度です。白色矮星は正反対です。シリウスBは地球ほどの球に太陽に近い質量を詰め込み、平均密度は1立方メートルあたり約20億kgです。NASAは、白色矮星の物質は小さじ1杯でもピックアップトラックより重い、と説明しています。