二つの恒星が互いの重力で回る連星を、軌道が横から見える方向で観測すると、一方がもう一方の手前を通り、届く光が減ることがあります。これが食連星です。一周の間に、前後が入れ替わる二つの食が起こり得ます。暗くなった回数を、そのまま公転した回数と数えないことが出発点です。
グラフがくぼむたびに同じ出来事が起きているように見えても、隠れる星が違うかもしれません。深い谷と浅い谷が交互に並ぶなら、谷一つの間隔ではなく、同じ並びに戻る間隔を調べます。周期の問題は、繰り返している一組をどこで区切るかが大事です。
二つの星を合わせた明るさを見る
遠くの連星は、一つの点のように観測される場合があります。その点の明るさの記録は、二つの星から届く光を合わせたものです。一方の星が隠れると、その分が減ります。星そのものが消えて再び生まれる、という出来事を描いたグラフではありません。
どちらも自分で光る恒星ですから、暗い惑星が恒星の手前を通る場合と同じ設定ではありません。後ろに回った星の光が見えなくなる食も考えます。また、全ての連星で食が見えるわけではありません。軌道を上から見る向きなら、二つが並んで回っていても視線方向では重ならないためです。
谷の深さは、半径だけで決まらない
食でどれだけ暗くなるかには、隠れる面積と、隠れる部分がどれだけ光を出しているかが関係します。大きい星が手前に来たときに必ず深い谷になる、という覚え方にはしません。二つの星の表面の明るさが違えば、同じ面積が隠れても減る光の量が変わります。
模型の問題では「二つの星は均一に光る」「一方が完全に隠れる」など、計算のための条件が置かれます。その条件が書かれていない実際の記録に、簡単な面積比をそのまま当てはめるのは避けます。グラフの形だけで恒星の大きさや温度を全部決めることはできません。
例題1：同じ谷へ戻る時間
架空の連星の記録では、深い谷が0時間、10時間、20時間に、浅い谷が5時間、15時間にありました。この模型では一周につき深い谷と浅い谷が一回ずつ生じます。一周する周期は何時間ですか。
答え・解説： 10時間です。深い谷から次の深い谷までを一組として読みます。隣り合う谷の間隔5時間は、この模型では半周に当たります。深い・浅いを区別せず、谷の印だけを数えると周期を半分にしてしまいます。
0時間から20時間までは二周です。深い谷が三つあるから三周ではありません。始まりの谷も数えているため、間隔の数は一つ少なくなります。時刻を縦線で置き、線と線の間に矢印を描くと、記録の個数と経過した区間を取り違えにくくなります。
例題2：届く光の減り方
二つの星が重ならないときに観測する光の量を100とします。ある食の最中には72になりました。減った量は通常の何％ですか。その数値だけから、隠れた星の半径を求められますか。
答え・解説： 減ったのは100−72＝28、通常の28％です。半径は求められません。隠された部分の明るさ、重なり方、二つの星がそれぞれ受け持つ光の割合が分からないためです。72％は残って届いた光の割合で、減光率とは別です。
この表に「通常」の明るさが200と書かれていれば、同じ28の減少でも割合は14％になります。割合は縦軸の差だけでなく、どの状態を基準にしたかで決まります。測定器の数値と百分率の目盛りを見分けることも忘れないでください。
全ての変光が、食によるとは限らない
星自身の状態が変わって明るさが変わる場合もあります。雲や測定条件の変化で届く光が変わることも考慮します。周期的な谷を見つけるのは手掛かりですが、一度暗くなっただけで食連星と断定するのは早すぎます。ここでは「食連星だと分かっている模型」と「未知の観測対象」を分けています。
観測に空白の時間があるときは、谷がなかったのか、見ていなかったのかも区別します。グラフの空欄を明るさゼロとして結ばず、未観測と表示します。連続した記録なら分かる周期が、短い観測だけでは複数の候補になることもあります。
最後に、二つの星の模型を横から見る図と、上から見る軌道図を並べてください。軌道図で近く描かれているだけでは食とは言えません。観測者へ向かう光の道に別の星が重なるかどうかを確かめ、図とグラフの谷を一つずつ対応させると、単に谷を数える解き方から離れられます。
惑星のトランジットと、皆既月食の光の道も、何がどの光を遮るかを比べる材料になります。
谷の横幅は、明るさが減っている継続時間を表します。谷から次の谷までの間隔とは別です。深さだけを比べて時間の長短を答えたり、幅を公転周期にしたりしないようにしましょう。縦に定規を当てて読む量、横に定規を当てて読む量を分け、各谷に開始と終了の印を付けると、減光率・継続時間・繰り返し周期という三種類の情報を整理できます。