スペクトルエネルギー分布

スペクトルエネルギー分布（Spectral Energy Distribution, SED）とは、天体などの対象が放出する電磁波のエネルギー強度を、電磁波の波長や振動数（周波数）の関数としてグラフに表現したものです。一般的に用いられる「スペクトル」という言葉とほぼ同じ意味で使われますが、特に放射の強度が波長または振動数に依存することを強調する際にこの用語が選ばれます。

天文学における利用

天文学では、電波からガンマ線まで非常に広い波長域にわたる観測が行われます。この広帯域のSEDは、天体から放たれるエネルギーの特性を視覚的に捉えることを可能にします。これにより、その天体内部で進行している様々な物理プロセスを解明するための重要な情報が得られるため、天体物理学研究において不可欠なツールとなっています。例えば、黒体放射に近い天体の温度を推定したり、進化初期段階にある星を分類したり、遠方の銀河の星がいつどのように生まれたか（星生成史）を調べたりする際に活用されます。

恒星

恒星は、理想的な黒体ではありませんが、その放射は黒体放射に非常によく似ています。特に紫外域から近赤外域にかけての恒星のSEDは、黒体の放射を示すプランク関数によって近似できます。この性質は、恒星の有効温度（表面温度に相当）を簡易的に推定する方法として利用されます。観測された恒星のSEDカーブを、様々な温度のプランク関数のカーブと比較し、最も形状が一致する温度をその恒星の有効温度と見なします。また、SEDからエネルギーが最大となる波長を特定し、ウィーンの変位則を用いて温度を算出したり、測光観測から得られる色指数をプランク関数の予測値と比較したりする方法も用いられます。

さらに、SEDは恒星の周囲に存在する塵でできた円盤（残骸円盤）や、系外惑星系の候補を探す際にも役立ちます。恒星本体からの放射だけでなく、周囲の塵が加熱されて出す熱放射（特に中間赤外線からサブミリ波域）が観測された場合、これは星周塵の存在を示す有力な証拠となります。星周塵の温度に一致する黒体放射カーブがSEDから確認できれば、残骸円盤が存在する可能性が高いと考えられます。

星形成

星が生まれる過程（星形成）を調べる上でも、SED、特に赤外線からミリ波領域の観測が重要です。生まれたばかりの原始星から、まだ主系列星になる前の段階であるおうし座T型星に至る前主系列星は、そのSEDの特徴からいくつかの階級に分類されます。これは、中心となる星からの放射と、周囲を取り巻くガスや塵でできた円盤（星周円盤）からの熱放射の相対的な強さに基づいています。

クラス0: 主に低温の塵からの黒体放射のみが観測され、中心星からの光はほとんど隠されています。赤外線では捉えられず、サブミリ波や電波で検出される段階の原始星候補です。
クラスI: 中心星からの放射より、より外側の層の星周塵からの長波長赤外線放射が支配的です。近赤外線よりも中間赤外線での放射が強くなります。これは、中心星がある程度見えるようになった原始星に対応すると考えられています。
クラスII: 中心星の黒体放射と星周円盤からの熱放射が、同程度の寄与を示す段階です。赤外線領域のSEDは波長に対して比較的平坦か、あるいは右肩下がりの形状を示し、これは円盤が中心星からの距離に応じて温度勾配を持っていることを示唆します。古典的なおうし座T型星はこの段階に分類されます。このうち赤外線SEDが平坦なものは「フラットスペクトル天体」とも呼ばれ、クラスIとIIの中間的な状態と考えられています。
クラスIII: 可視光から赤外線にかけて、ほぼ中心星の黒体放射のみで説明できる段階です。中心星の近くには目立った星周構造がなく、星周円盤はほとんど消滅しているか、質量が非常に小さい状態です。これは弱輝線おうし座T型星に対応すると考えられています。

これらのクラス分類は、SEDの観測的な特徴に基づくものですが、一般的にはクラス0からクラスIIIへと進化が進み、最終的に主系列星になると考えられています。

銀河

銀河のSEDは、それを構成する様々な要素（恒星、ガス、塵など）の物理的な状態や量を推定するための基本的な観測量です。銀河全体のSEDは、その銀河の星生成史、含まれる星の金属量、星の質量の分布（初期質量関数）、含まれる恒星の総質量、ガスや塵の状態と量といった多様な性質を反映しています。観測された銀河のSEDを分析することで、銀河がどのように形成され進化してきたかという、銀河天文学における主要な課題に取り組むための重要な物理量を導き出すことができます。

例えば、現在活発に星を形成している銀河のSEDは、若い高温の星から放出される紫外線連続光が強く現れます。一方、ほとんど星形成を行っていない銀河のSEDでは、紫外線連続光は弱く、代わりに多くの金属による吸収が集まって生じる「4000Åブレイク」が明瞭に見え、より低温の古い星からの放射が支配的なため、赤や近赤外線領域の連続光が強くなります。このように、SEDの形状は銀河の活動状態や進化段階を示す指標となります。

SEDは、天文学者が天体の隠された性質を明らかにし、宇宙の様々な物理現象を理解するための非常に強力なツールです。

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