物理学への道標【科学史から】

ヘンリー・ノリス・ラッセルは星の進化を考えていたアメリカの天文学者です。
プリンストン大学で学び研究生活を始めます。

私が初めてラッセルの事を知ったのは多読を心がけていた高校時代に、C.セーガンと共に出てきた学者さんでした。当時はマンハッタン計画に関わっていたアインシュタインなどの学者さん達と天文学者の学者さん達が、私の中でごちゃ混ぜになっていました。その時の「そもそもの理解の浅さ」が懐かしいくらいです。ラッセルと言えば「哲学者のラッセルと混同してはいけない」とか真面目に考えていました。

ラッセルの研究で有名なものはHR図（Hertzsprung-Russell diagram）です。

HR図は所謂「星の進化」に関しての理解に不可欠な研究となっています。
概説すると以下の概念です。（本稿は星の進化に関しての記述が主です）

宇宙の無数の石ころが万有引力で（自重の為に）他の物体と一緒になっていき
段々に大きな重心を持つ物体になっていきます。宇宙空間で星の流れを考えた時に
流れが速い部分や渦が出来たりする時には流れの中で重力が沢山集まる場所や、その効果が薄い場所が出来てきます。重力の効果が集まる部分にはより重心の集まっている物体が蓄積してきてお月様のクラスの塊が宇宙で無数に出来ていくと想像されます。

未だお月様の内部構造は正確に観測されていませんが、宇宙を飛び交う岩石クラスの大きさであれば実際にサンプルを持ち帰り内部を調べることが出来ます。大気圏に入ってきた岩石もまたサンプルとなり研究材料と出来ます。こうした類の大きさスケールが分かりやすい物体が宇宙には無数にあります。その物体自体は暗い寒い宇宙の中で（真空中に）沢山漂っています。

そうした物体が様々な要因で更に集まってくると地球や火星、木星のような内部に地殻を持った衛星になってきます。内部に地殻を持つ事情は万有引力で地球内部の物体が中心方向に集まってくる事情からです。例えば地球の場合にはすべての物体が地球の重心に落ちていこうとするから重心近くには物凄い圧力がかかってきて地球内部では核反応が起きています。圧力の大きさに個々の原子核が耐えられないで崩壊するのです。地球表面は比較的冷えていますが地球の内部は物凄い高熱です。

更に重力で重量物が集まってくると重力によって集まってくる物質の表面が冷えている状態が壊れます。地球の表面は人間が暮らせる程度の暖かさに保たれていて冷たい宇宙空間で冷やされている状態と地球内部からマグマで温められている状態に均衡がとれています。地球が奇跡の星と呼ばれる理由の一つで水が沸騰せず、かつ凍らない温度域でタンパク質、その他の物質が出来ていて肉体を持つ様々な動植物が存在出来ています。もしも地球が100度以上の温度下であったら今の生命はほとんど生活が出来ないでしょう。生命の誕生、その後の進化には好ましい条件だったわけです。

近くを構成しているようなバランスが崩れると太陽のようにいつも光り続ける星となります。大きくなり、もはや地殻が維持できなくなって、その上で生き物が生活できる状態ではありません。内部での核反応が非常に活発になり、外部に絶えず光を放射して輝き続けます。光だけではなく各種素粒子やあらゆる波長の電磁波を放出します。そうした活動として全体の重量が減っていく恒星（太陽のように光る）もあれば、ほかの星を取り込んで更に重量を増していく恒星もあります。

そうした膨張や減衰を恒星はしていきますが、全体重量がもっともっと大きくなってくると白色矮星、ブラックホールへと変化していくだろうと言われています。最終的には全体の重力が大きくなり、光の素子である光子さえもブラックホールから脱出できなくなるのです。当然。ブラックホールは見えません。

1947年に引退するまで30余年の間、プリンストン大学天文台の所長として研究を続けラッセルは余生を迎えました。今もその研究成果は受け継がれ発展し続けています。