The Inner Life of Star Clusters


By Steven W. Stahler S. W. スターラー
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The night sky is a field of stars. In every direction, stars bright and dim fill the horizon to brimming. Some seem to form distinct patterns, which we recognize as constellations. Yet as beguiling as those patterns may be, most of them are no more than projections of the human mind. The vast majority of stars, in our own galaxy and in others, have no true physical connection to one another.  夜空は星たちの世界だ。どこを見ても明るい星やほの暗い星が地平線まで空に満ちている。中には特徴的なパターンを描く星々もあり,私たちはそれらを星座として眺めている。星座は魅力的だが,その多くは人々の思いを空に投影した姿にすぎない。私たちの天の川銀河の星であれ,よその銀河の星であれ,その大多数は実際には互いに何のつながりもない。少なくとも今は。
At least, not anymore. Every star actually begins its life in a group, surrounded by siblings of nearly the same age that only later drift apart. Astronomers know this because some of these stellar nurseries, called star clusters, still exist. The Orion nebula cluster is perhaps the most famous one: in images from the Hubble Space Telescope, its stars wink from within churning clouds of dust and gas. You can see the Pleiades cluster from your backyard: it is the fuzzy patch in the constellation Taurus.  すべての星は集団で誕生する。最初は同時期に生まれた兄弟に囲まれているが,やがて離れ離れになる。天文学者がこの事実を知っているのは,星々の揺りかごである「星団」が現在もある程度は残っているからだ。最も有名なのはオリオン大星雲にある「オリオン星雲星団」だろう。ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した画像では,塵とガスが混じり合った雲の中から星が瞬いている。プレアデス星団(すばる)もよく知られている。おうし座の中にあるぼんやりした斑点のようなものがそれだ。
Star clusters vary enormously, ranging from fragile associations with just a few dozen members to dense aggregates of up to a million stars. Some groups are very young—only a few million years old—and others date from the dawn of the universe. Within them, we find stars in every stage of the stellar life cycle. Indeed, observations of star clusters provided the main evidence for today’s accepted theory of how individual stars evolve over time. The theory of stellar evolution is one of the triumphs of 20th-century astrophysics.  星団には数十個の星しかない貧弱な集団もあれば,数百万個に上る星が密集したものまで実に様々だ。誕生からわずか数百万年しかたっていない非常に若い集団もあるし,宇宙の黎明期にまで遡れるようなものもある。それらの内部には,星の一生のあらゆる段階の星を見いだすことができる。実際,星の進化に関する定説の主な論拠は星団の観測によっている。恒星進化論は20世紀天文学の最大の成果の1つだ。
Yet relatively little is known about the inner workings and evolution of the clusters themselves. What accounts for the variety of forms that astronomers observe? We understand far more about individual stars than we do about the cradles of their formation!  しかし,星団自身の進化についてわかっていることは決して多くない。そもそも,なぜこれほど多彩な姿の星団が存在しているのだろう? 星々の揺りかごに関する私たちの知識は,個々の星について知っていることよりもはるかに少ないのだ!
The irony of this situation first struck me 20 years ago, when I began writing a graduate textbook on star formation with Francesco Palla of Arcetri Astrophysical Observatory in Florence, Italy. At the time, the two of us were regularly trading visits between Berkeley, Calif., and Florence. As we followed the many strands of research in this rich field, the unanswered questions about star clusters always lurked in the back of our minds.  私がこの皮肉な事実に気付いたのは今から20年前,イタリアのフィレンツェにあるアルチェトリ天文台のパラ(Francesco Palla)と共同で星形成に関する大学院生向けの教科書を書き始めた時のことだ。当時,私たち2人はカリフォルニア州バークレーとフィレンツェの間を行き来していた。この実り多い分野でなされた数多くの研究成果をたどる中で,いつも私たちの心の奥底を占めていたのは,星団にまつわる未解明の謎だった。
One afternoon, as we took a break at Caffe Strada (located in Berkeley, naturally), the germ of an answer came to me. Perhaps the same physical forces had shaped all clusters, regardless of their present ages and sizes. And perhaps one simple variable could account for the way those forces act on an individual cluster: the mass of the parent cloud from which each cluster is born. It would take me the better part of the ensuing decades to gather evidence for this hunch.  ある日の午後,カフェ・ストラーダ(もちろんバークレーの)で私たちが一息入れていた時,私の中に1つのアイデアが芽生えた。現在の年齢や規模に関係なく,すべての星団を形成したのはおそらく同じ物理的な力だ。そして,たった1つの単純なパラメーターが,それぞれの星団で,その物理的な力がどのように作用するかを決めているのだろう。それは星団の母体となった「分子雲」の質量だ。私はその後の20年間の大半をこのアイデアの証拠集めに費やすことになった。