色指数の観測報告』
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ベテルギウスの光電測光
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自作の５色測光器 フォトダイオード使用の５色測光器
１．光の波長による感度の違い
肉眼で感じる光（可視光線）の波長は0.38μm（紫）〜0.77μm（赤）の範囲にあるが，その中でも0.5μm
程度の黄色の光に最も良く感じやすい性質がある。一方，天体の明るさを測るために用いる感光材料や素
子は，肉眼 とは異なる波長域を持っているのが普通である。例えばフォトダイオードやCCDは赤や赤外線
の感度が大きいものが多く，昔の写真観測で用いていた写真乾板は青い光に感じやすく赤には感じにくくな
っていました。
こうした波長による特性が異なる感光材を用いて星の明るさを測ると，星の色（表面温度に影響されてい
る）が異なるものでは異なった等級と判断してしまう。例えば，赤い星であるベテルギウスの明るさを写真観
測によって求めると暗い星と判断するし，青い星のリゲルは肉眼で感じる以上に明るいと判断してしまう。
このような誤りを防ぐため，フィルターを使って同一の波長域だけを使って星の等級を測定することが行わ
れています。
20世紀終わり頃まで天体の明るさの測定（測光）に使用されていた光電子倍増管は一般に青や紫外域の
感度が大きく，赤や赤外域には感じない。そこで波長0.38μm前後の紫外域をUバンド，0.44μm前後の青い
可視光の領域をBバンド，0.55μm前後の肉眼の特性に近い領域をVバンドとして観測していました。
２．５色測光とは？
1980年代から光電子倍増管に代わってCCDが使用されるようになると、U･B･Vの三色の測光に加えて，
赤色光（0.69μm前後）のRバンドや赤外域のIバンド，さらに赤外域も波長によって細分化されるようになっ
てきました。
ひかり天体観測所でのベテルギウスの観測では感光素子としてフォトダイオードを用いているので，測光
に利用できる波長域が紫外から近赤外の広い範囲に及ぶので，U･B･VあるいはB･V･Rの３つの波長域の
三色測光ではなく，U･B･V･R･Iの５つの波長域を測定する５色測光を行っています。
３．色指数とは？
もともとは青い光に感じやすい写真乾板を用いた写真によって求めた写真等級（Ｂ等級）と実視等級（Ｖ等
級）の差として定められた値，つまりＢ−Ｖを色指数と呼んでいた￥ます。
そこで，高温の星（青い星）ほどB等級が明るくなる（等級は小さくなる）ので色指数は小さくなり，逆に低温
の星ほど色指数が大きくなることがわかります。
４．５色測光の概要
（１）観測の方法＝
実視等級（Ｖバンド）の観測（ベテルギウスの光電測光参照）と同時に，Ｕ・Ｂ･Ｒ･Ｉバンドの等級を測
定し，隣接したバンド間の差をとり， Ｕ−Ｂ， Ｂ−Ｖ， Ｖ−Ｒ， Ｖ−Ｉ の色指数を求めています。
（２）観測誤差 ＝
Ｖバンドの測光と同様に比較星として選んだ標準星１０星前後の測定値と星表の値との差の標準偏
差を誤差とすると，その平均値は Ｕ−Ｂ， Ｂ−Ｖ， Ｖ−Ｒ， Ｒ−Ｉ がそれぞれ
0.029， 0.012， 0.016， 0.013等 です。
５．観測結果
図−１ 色指数の変化のグラフ ＝ 2001年10月〜2024年4月
横軸目盛りは、グラフの上側にA.D.を、日心ユリウス日（ＨＪＤ）を下側に示しています。
６．フォトダイオードとの感度特性と フィルターの透過率
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| 図−２ フォトダイオードの感度特性 | 図−３ フィルターの透過率 |
UBVRIの各バンドはそれぞれ次の色ガラスと干渉フィルターで構成されています。
U＝東芝V-12，東芝C-50S×2 B＝東芝V-42，東芝L40 V＝Y-50，HOYA-CM500S
Ｒ＝KENKO-R-65，HOYA-CF， Ｉ ＝KENKO-IR80
7. Red Leak （赤もれ）
図−３フィルターの透過率の中で800nm〜900nm付近にノイズの様に僅かな透過光があるのが分かります。これはＵ・Ｂフィルターが除
去出来ないために漏れてきた成分ですが、Red Leak （赤もれ）と呼ばれる成分です。
この量は少量であるために観測誤差の見込みの１％以下とみて、不問にしておりました。
ところが、ベテルギウスのようなＭ型星では短波長のＵ・Ｂのﾊﾞﾝﾄﾞの光量に対して800nm〜900nm付近にスペクトルの最大値があるた
めに測定値のかなりの部分を赤モレが占めることになります。その結果実際よりも明るく測定されて観測結果がカタログ値と大きく異なっ
て居りました。
このＵ・Ｂﾊﾞﾝﾄﾞのずれを問題視したのが高梨直紘氏（東京大学）でした。しかし観測値のズレは同時に観測したＲ・Ｉﾊﾞﾝﾄと良い相関があ
ることことから補正が火のであるとの大島修氏（岡山理科大）でした。
この提言に基づいて2021年春以前の全ての観測データのＵ・Ｂﾊﾞﾝﾄﾞの補正を行いました。
補正作業以降（2021年秋以降）の観測については、Ｕ･Ｂ両バンドの観測時に赤フィルター(R-65)を加えた観測も行い、赤モレ量を測定
して観測値から減ずることによって補正を行っています。
過去の観測値をＩ･Ｒの観測値から赤モレ量を推定する方法と、赤フィルターによって直接測定した場合との間には観測誤差を越える差
異がないことは確認済みです。
７． 観測結果から
（１） 色-等級図(Color-Magnitude Diagram)
大島修によるグラフ （GDは2020年の大減光期）
色指数とV等級の関係を示す上の色-等級図で見ると、U-B以外はV等級と良い相関を示しています。
U-Bはグラフ上で大きな広がりを示していますが、約380日周期で減光するす周期ごとでは大きな変動
が見られず、まとまった傾向が見られます。
（２） U-Bの長期的な変動
大島修によるグラフ
<Dupree, Baliunas, Guinan, et al. 1987 ApJ 317 L85-L79>によると，４００日周期でＵバンドの変動があ
るということですが，V等級での380日の周期変動と連動していると見られます。
大島修氏の解析によると、２７年周期の長期的な変動が見られると思われていますが、Johonson等の観
測後の空白が長く、確定邸的とは言えません。
むしろ、2023年以降のU-Bの減少（短波長方向への増光）がみられてきたことから、今後も長期にわたっ
て経過を見守る必要があるという課題が残されました。
ベテルギウスの光電測光
フォトダイオード使用の５色測光器
デジカメでも測光ができる
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