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ドップラー分光法とは?

どっぷらーぶんこうほう

ドップラー分光法とは、天体から届く光のスペクトル変化を利用して、地球に対する天体の視線速度を測定する天文観測手法です。

ドップラー分光法(Doppler spectroscopy)は、光や電波のドップラー効果を利用して天体の運動速度を計測する手法で、天文学宇宙物理学の分野で広く用いられています。「視線速度法(radial velocity method)」とも呼ばれます。

天体が地球に近づくと、放射する光の波長が短くなる(青方偏移)、逆に遠ざかると波長が長くなる(赤方偏移)というドップラー効果が生じます。スペクトル分光器で光を分解してスペクトル線の位置を精密に測定すると、このわずかな波長変化から視線方向の速度(視線速度)を算出できます。

この手法が特に注目されたのは系外惑星の発見においてです。惑星を直接観測することは難しくても、惑星の引力によって恒星がわずかに揺れる「フラフラ運動」を視線速度の変動として検出できます。1995年に51ペガシb(最初の太陽型恒星まわりの系外惑星)が発見された際にもこの手法が使われ、系外惑星探索の主要手段となりました。

ドップラー分光法で得られる情報は次のとおりです。

  • 惑星の公転周期と最小質量(軌道傾斜角が不明のため下限値)
  • 恒星の自転速度
  • 連星系の軌道パラメータ

現在はケプラー宇宙望遠鏡などによるトランジット法と組み合わせて使われることも多く、惑星の密度推定にも貢献しています。

使い方・例文

「ドップラー分光法を用いて恒星のスペクトル線の周期的なずれを検出し、地球と同程度の質量を持つ系外惑星の存在が確認された」のように、系外惑星研究の文脈で頻繁に登場します。

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