アイナー・ヘルツシュプルング：星を分類した化学者

彼は化学エンジニアとしての訓練を受け、サンクトペテルブルクの研究所で働き、ライプツィヒで光化学を学んだ。その後、フレデリクスベアで観測を行うアマチュアとして、アイナー・ヘルツシュプルングはプロの天文学者が適切に記録していなかったことに気づいた。それは、2つの星が同じスペクトル型（同じ色、同じ吸収光の指紋）を共有していても、固有の明るさが大きく異なる可能性があるということである。この観測は恒星の集団を2つに分け、天体物理学で最も有用な図を作成し、天文学者に宇宙を測定するための最初の信頼できる尺度を与えた。

アマチュアとしての修行

ヘルツシュプルングは1873年10月8日、デンマークのフレデリクスベアで、セヴェリン・カール・ルドヴィグ・ヘルツシュプルングとヘンリエッテ・クリスティーネ・シャルロッテ・フロストの息子として生まれた。父はアマチュア天文学者であり、彼に情熱を伝えたが、当初はキャリアとしてではなかった。ヘルツシュプルングはコペンハーゲン工科大学で化学工学を学び、1898年に卒業した後、サンクトペテルブルクで化学者として2年間働き、1901年にはライプツィヒ大学で光化学を1年間学んだ。

この遠回りは無駄ではなかった。光化学は当時、写真乾板の基礎となる科学であり、写真乾板は天文学を接眼レンズの学問から定量的な学問へと変える道具であった。ヘルツシュプルングは、フィルム上の光を測定する方法をすでに知った状態で星の世界に到達した。

1902年、彼はフレデリクスベアで独自の天体観測を開始し、専門的な組織の外で活動した。

巨星と矮星

数年以内に、彼は重要な発見をした。天文学者は星をスペクトル型で分類していたが、これは大まかに表面温度と色に対応している。ヘルツシュプルングは、同じスペクトル型を共有する星でも絶対等級が大きく異なる可能性があることに気づいた。つまり、距離を考慮に入れると、真の光度は巨大な要因によって変化するということである。

その意味合いは構造的なものだった。2つの星の表面温度が同じでも、一方がはるかに多くの光を放つなら、明るい方ははるかに大きいはずである。したがって、恒星の集団は巨星と矮星に分かれた。これは分類の改良ではなく、星が異なる物理的ファミリーに属しているという発見であり、それが今度は、それらのファミリーが単一の生命の物語の異なる段階を表しているのかという疑問を提起した。

図

1909年、ヘルツシュプルングはカール・シュヴァルツシルトの下でゲッティンゲン天文台に加わり、アマチュアからドイツ天体物理学の中心へと移った。1911年、彼は自分の名前を冠したプロットを作成した。これは、アントニア・モーリーの以前の分類作業に基づいて、スペクトル型と光度を対比させた星の配置図である。ヘンリー・ノリス・ラッセルも独立して本質的に同じ構成に到達し、その結果は一般的にヘルツシュプルング・ラッセル図として知られている。

その力は、記録するものよりも、明らかにするものにある。星はプロット上にランダムに散らばるのではなく、主系列と呼ばれる長い対角線上に並び、その外側に巨星と矮星の明確な塊がある。その構造は恒星進化の目に見える痕跡であり、この図は恒星のタイプと星が一生の間にどのように変化するかを説明するためのマスターフレームワークとなり、1世紀以上経った今でも、天文学の学生が最初に読み方を教わるものとなっている。

セファイド変光星と高価なミス

1913年、ヘルツシュプルングは、明るさが厳密な規則性で脈動する星であるセファイド変光星に目を向けた。ヘンリエッタ・リービットは、セファイド変光星の周期がその光度と結びついていることを発見した。つまり、距離がわかっている星に対して関係を校正できれば、どこにあるセファイド変光星でもそのリズムによって自身の距離を知らせるということである。これは宇宙のスケールを解く鍵となる可能性があった。

ヘルツシュプルングは、視差測定を使用して近くのセファイド変光星までの距離を固定し、校正を実行し、その校正された関係を適用して小マゼラン雲までの距離を推定した。彼はまた、星を10倍も近くに配置するという重大な誤りを犯した。これは、おそらくペン先が滑ったことによるミスと説明され、距離の数値に10分の1という系統的な過小評価を広めた。これは、20世紀初頭の宇宙距離測定の作業において、算術的なミスが宇宙を1桁縮めてしまう可能性があったほど、マージンがいかに狭かったかを思い出させるものである。手法自体は健全であり、生き残ったのはその手法であった。

ライデン

1919年、ヘルツシュプルングはオランダのライデン天文台に移り、そこで次の27年間を過ごし、1937年に所長となり、1946年まで留まった。彼の結婚は彼をオランダの天文学界にさらに結びつけた。妻は天文学者ヤコブス・カプタインの娘であるヘンリエッタ・マリエット・オーガスティン・アルベルティーネ・カプタインであり、カプタインの恒星運動に関する統計的研究は銀河の構造に関する考え方を再形成していた。

ライデンでは教鞭も執った。大学院生の中には、現代の惑星科学を創設することになるジェラルド・カイパーがおり、デンマークの化学エンジニアから外太陽系へと続く知的系譜となった。

ヘルツシュプルングの観測習慣は星を超えて広がった。彼は、軌道が地球に接近するアモール群の一員である1627イヴァールを含む2つの小惑星を発見した。

評価と長寿

60代になると、栄誉が絶え間なく訪れた。1927年にアメリカ芸術科学アカデミーの会員に選出され、1929年には英国天文学界の最高賞である王立天文学会ゴールドメダルを授与された。1937年にはライデンの所長に就任した年にブルース・メダルが続き、1941年にはアメリカ哲学協会に選出された。

彼は1967年10月21日、デンマークのロスキレで94歳で亡くなった。彼が1911年に作成した図が、彼が始めた頃にはほとんど存在しなかった学問の組織的枠組みとなるのを見るのに十分な長生きをした。小惑星1693ヘルツシュプルングと月のクレーターに彼の名が付けられている。