バルマー不連続のソースを表示

[[ファイル:NASA-Icarus-BlueSuperGiantSpectrum-Hubble-20180402.png|thumb|[[イカロス (恒星)|イカロス]]の観測データと理論的な[[スペクトル]]の照合。900から1000[[ナノメートル]]にみられる段差がバルマー不連続で、364.6ナノメートルのバルマー端がここまで[[赤方偏移]]したことは距離の指標となる。出典: [[NASA]]、[[欧州宇宙機関|ESA]] &amp; A. Feild（[[STScI]]）{{R|nr-2018-13}}]]

'''バルマー不連続'''{{R|jglobal-d}}（バルマーふれんぞく、{{Lang-en-short|Balmer discontinuity}}）または'''バルマー飛躍'''{{R|jglobal-j}}（'''バルマージャンプ'''{{R|astro-dic_bd}}、{{Lang-en-short|Balmer jump}}）、もしくは'''バルマーブレイク'''{{R|astro-dic_bd}}（{{Lang-en-short|Balmer break}}）は、主に[[天体]]の[[スペクトル]]において、[[水素原子]]の[[バルマー系列]]による線吸収の極限でみられる、連続光スペクトルの段差のことである{{R|astro-dic_bd}}。

== 説明 ==
バルマー不連続の段差は、水素原子のバルマー系列による[[光子]]の吸収が、束縛-束縛[[遷移]]による[[離散的]]な吸収から、束縛-自由遷移による連続的な吸収へと変化する[[波長]]、364.6[[ナノメートル]]（3646[[オングストローム|&Aring;]]）をはさんだ長波長側と短波長側の間でみられる{{R|astro-dic_bd|doa3}}。この波長は、'''バルマー端'''（{{Lang-en-short|Balmer limit}}）ともいわれる{{R|astro-dic_bd|doa3}}。バルマー端よりも短波長側は、完全な[[電離]]状態との間での遷移となる{{R|doa3}}。

バルマー不連続は、水素原子の精密な理論模型からスペクトルを再現すると、バルマー端においてスペクトルは滑らかに連続しており、厳密には「不連続」というのは正しくない{{R|cbs18}}。それでも、バルマー端を境とするスペクトルの変化には、意味がある{{R|cbs18}}。

== 恒星 ==
[[ファイル:Balmerov skok EA.jpg|thumb|[[オリオン座イプシロン星|オリオン座&epsilon;星]]（B0 Ia型、上）と[[ぎょしゃ座ガンマ星|ぎょしゃ座&gamma;星]]（B7 III型、下）のスペクトルにみられるバルマー不連続。縦線はバルマー端を示す。]]
[[恒星]]のスペクトルにおいては、[[B型主系列星|B型星]]から[[A型主系列星|A型星]]にかけてバルマー不連続の落差が顕著で、このことは[[二色図]]で[[主系列星|主系列]]と[[黒体放射]]との乖離が、B型星から[[F型主系列星|F型星]]までの間で大きくなる原因となっている{{R|astro-dic_bd|mas07}}。段差の大きさ、つまりバルマー端の両側での連続光水準の強度差は、バルマー線を生じる水素が分布する領域の物理状態と密接な関係がある{{R|doa3}}。B型星からF型星にかけて、スペクトル型とバルマー不連続との間に関係があるので、不連続の落差は恒星の[[有効温度]]に大きく左右されると考えられるが、実際には同じ有効温度でも恒星によってバルマー不連続の落差はばらつきが大きく、[[表面重力]]や[[圧力]]にも強く影響を受ける{{R|sr95|bessell07|doa3}}。

恒星の物理状態の指標としてバルマー不連続を定量的に扱う場合、その数値{{Math|D}}は、
:<math>D = \log \frac{F_{3700+}}{F_{3700-}}</math>
によって定式化される{{R|sr95}}。ここで、{{Math|F<sub>3700+</sub>}}は、3700&Aring;よりも長波長側の連続光スペクトルからの[[外挿]]で求めた波長3700&Aring;における[[放射流束|フラックス]]、{{Math|F<sub>3700-</sub>}}は、3700&Aring;よりも短波長側の連続光スペクトルからの外挿で求めた波長3700&Aring;におけるフラックスをそれぞれ表す{{R|sr95|bc1939}}。

== 星雲 ==
[[HII領域|H II領域]]など、電離水素が存在する[[星雲]]においても、バルマー端の前後に連続光スペクトルの段差がみられ、それもバルマー不連続、あるいはバルマー飛躍と呼ばれることがある{{R|astro-dic_bd|git06}}。恒星スペクトルとは異なり、H II領域ではバルマー端より短波長側の水準が高い段差になっている{{R|astro-dic_bd}}。この落差の大きさは、星雲内の電離水素帯における[[電子]]の温度を推定する指標として用いられる{{R|git06}}。

H II領域においてバルマー不連続を評価する際は、
:<math>F_c (BJ) = F_c (3646-) - F_c (3646+)</math>
のようにフラックスの差によって定式化される{{R|peimbert67}}。ここで、{{Math|F<sub>c</sub>(3646-)}}は、3646&Aring;より短波長側から外挿した3646&Aring;における連続光フラックス、{{Math|F<sub>c</sub>(3646+)}}は、3646&Aring;より長波長側から外挿した3646&Aring;における連続光フラックスである{{R|peimbert67}}。

== 銀河 ==
バルマーブレイクは、主に[[銀河]]のスペクトルに対して用いられ、低分散のスペクトルでは、波長が近く一部重複している4000&Aring;ブレイクと合わせて1つの現象として論じられてきた{{R|astro-dic_4b|kriek06}}。系外銀河のバルマーブレイクは、まず銀河の[[赤方偏移]]の指標として用いられるが、そのほかに銀河の[[星形成]]史の指標ともされる{{R|kriek06}}。4000&Aring;ブレイクは、金属の吸収線が集中するために波長4000&Aring;以下のスペクトルの強度が大きく落ち込むことで生じるが、これは恒星が古かったり[[金属量]]が多かったりすることでより顕著になる{{R|astro-dic_4b|kriek06}}。銀河のスペクトルは多数の恒星スペクトルの合成であるので、4000&Aring;ブレイクが顕著な銀河は、星形成が進んだある程度古い銀河と考えられる{{R|astro-dic_4b|kriek06}}。しかし一方で、バルマーブレイクは早期型の恒星で顕著なため、銀河のスペクトルでは銀河の年齢に比例して強くなるのではなく、比較的若い銀河に強く現れる{{R|kriek06}}。バルマーブレイクと4000&Aring;ブレイクを一緒にすることは、このように傾向の異なる指標を同時に扱うことになるので、両者を切り分けられない場合、慎重に評価する必要がある{{R|kriek06}}。

バルマーブレイクは、バルマー端を挟む両側の波長帯におけるフラックスの比として定式化され、一例として、波長4200&Aring;でのフラックスと波長3500&Aring;でのフラックスの比をとるならば、
:<math>D_B = \frac{F_\nu (4200\mathrm{\AA})}{F_\nu (3500\mathrm{\AA})}</math>
と記述される{{R|kriek06|binggeli19}}。

== 出典 ==
{{Reflist |colwidth=30em |refs=
<ref name="jglobal-d">{{Citation |contribution=バルマー不連続 |title=[[学術用語集]]・[[天文学]]編（増訂版） |url=https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201606014240720674 }}</ref>
<ref name="jglobal-j">{{Citation |contribution=バルマー飛躍 |title=学術用語集・[[分光学]]編（増訂版） |url=https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201606013559590254 }}</ref>
<ref name="astro-dic_bd">{{Cite web |url=https://astro-dic.jp/balmer-discontinuity/ |title=バルマー不連続 |date=2018-09-04 |website=天文学辞典 |publisher=公益社団法人 [[日本天文学会]] |accessdate=2025-02-07 }}</ref>
<ref name="nr-2018-13">{{Cite web |url=https://hubblesite.org/contents/news-releases/2018/news-2018-13.html |title=Hubble Uncovers the Farthest Star Ever Seen |date=2018-04-02 |website=[[ハッブル宇宙望遠鏡|Hubble Space Telescope]] |publisher=[[STScI]] |accessdate=2025-02-07 }}</ref>
<ref name="doa3">{{Citation |editor-last=Ridpath |editor-first=Ian |editor-link=イアン・リドパス |contribution=Balmer limit |title=A Dictionary of Astronomy |edition=3 |date=2018 |publisher=[[オックスフォード大学出版局|Oxford University Press]] |isbn=9780191851193 }}</ref>
<ref name="cbs18">{{Citation |last1=Calvo |first1=F. |last2=Belluzzi |first2=L. |last3=Steiner |first3=O. |date=2018-06 |title=Structure of the Balmer jump. The isolated hydrogen atom |journal=[[アストロノミー・アンド・アストロフィジックス|Astronomy &amp; Astrophysics]] |volume=613 |page=A55 |doi=10.1051/0004-6361/201731974 |bibcode=2018A&A...613A..55C }}</ref>
<ref name="mas07">{{Cite book |和書 |editor1-last=野本 |editor1-first=憲一 |editor1-link=野本憲一 |editor2-last=定金 |editor2-first=晃三 |editor2-link=定金晃三 |editor3-last=佐藤 |editor3-first=勝彦 |editor3-link=佐藤勝彦 (物理学者) |title=恒星 |pages=8-9 |series=シリーズ現代の天文学 |volume=7 |date=2009-07-25 |publisher=[[日本評論社]] |place=[[東京都]][[豊島区]] |isbn=978-4-535-60727-9 }}</ref>
<ref name="sr95">{{Citation |last1=Sokolov |first1=N. A. |last2=Ruban |first2=E. V. |date=1995-04 |title=The Balmer discontinuities of main sequence stars. Comparison with theory |journal=Astrophysics |volume=38 |pages=183-188 |doi=10.1007/BF02048594 |bibcode=1995Ap.....38..183S }}</ref>
<ref name="bessell07">{{Citation |last=Bessell |first=Michael S. |date=2007-06 |title=Measuring the Balmer Jump and the Effective Gravity in FGK Stars |journal=Publications of the Astronomical Society of the Pacific |volume=119 |issue=856 |pages=605-615 |doi=10.1086/519981 |bibcode=2007PASP..119..605B }}</ref>
<ref name="bc1939">{{Citation |last1=Barbier |first1=Daniel |last2=Chalonge |first2=Daniel |date=1939-01 |title=Remarques préliminaires sur quelques propriétés de la discontinuité de Balmer dans les spectres stellaires |journal=Annales d'Astrophysique |volume=2 |pages=254-270 |bibcode=1939AnAp....2..254B }}</ref>
<ref name="git06">{{Citation |last1=Guseva |first1=Natalia G. |last2=Izotov |first2=Yuri I. |last3=Thuan |first3=Trinh X. |date=2006-06 |title=Balmer and Paschen Jump Temperature Determinations in Low-Metallicity Emission-Line Galaxies |journal=[[アストロフィジカルジャーナル|Astrophysical Journal]] |volume=644 |issue=2 |pages=890-906 |doi=10.1086/503865 |bibcode=2006ApJ...644..890G }}</ref>
<ref name="peimbert67">{{Citation |last=Peimbert |first=Manuel |date=1967-12 |title=Temperature Determinations of H II Regions |journal=Astrophysical Journal |volume=150 |pages=825-834 |doi=10.1086/149385 |bibcode=1967ApJ...150..825P }}</ref>
<ref name="astro-dic_4b">{{Cite web |url=https://astro-dic.jp/4000a-break/ |title=4000Åブレイク |date=2018-08-18 |website=天文学辞典 |publisher=公益社団法人 日本天文学会 |accessdate=2025-02-07 }}</ref>
<ref name="kriek06">{{Citation |author=Kriek, Mariska; et al. |date=2006-07 |title=Direct Measurements of the Stellar Continua and Balmer/4000 Å Breaks of Red z > 2 Galaxies: Redshifts and Improved Constraints on Stellar Populations |journal=Astrophysical Journal |volume=645 |issue=1 |pages=44-54 |doi=10.1086/504103 |bibcode=2006ApJ...645...44K }}</ref>
<ref name="binggeli19">{{Citation |author=Binggeli, Christian; et al. |date=2019-11 |title=Balmer breaks in simulated galaxies at z &gt; 6 |journal=[[王立天文学会月報|Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]] |volume=489 |issue=3 |pages=3827-335 |doi=10.1093/mnras/stz2387 |bibcode=2019MNRAS.489.3827B }}</ref>
}}

== 関連項目 ==
* [[ライマンブレイク銀河]]

== 外部リンク ==
* {{Kotobank|バルマー飛躍|2=世界大百科事典（旧版）}}
* {{Cite web |url=https://laserstars.org/spectra/BalmerJump.html |title=Balmer Jump |last1=Varshni |first1=Y. P. |last2=Talbot |first2=J. |website=Laser Stars Astrophysics |accessdate=2025-02-07 }}
* {{Cite web |url=https://dictionary.obspm.fr/index.php?showAll=1&formSearchTextfield=Balmer+discontinuity |title=Balmer discontinuity |website=An Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics |publisher=[[パリ天文台|l'Observatoire de Paris]] |accessdate=2025-02-07 }}
* {{Cite web |url=https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Glossary/Glossary_B.html |title=Astronomical Glossary: B |website=LEVEL 5: A Knowledgebase for Extragalactic Astronomy and Cosmology |publisher=[[NASA]]/IPAC, [[カリフォルニア工科大学|Caltech]] |accessdate=2025-02-07 }}

{{DEFAULTSORT:はるまあふれんそく}}
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