なぜ恒星は視直径が小さいのに大きく映るのか？

恒星の視直径は非常に小さいのに、カメラや望遠鏡で撮影すると明るい星は大きく映る現象について、理解するためにはいくつかの要素が関わっています。視直径がほとんど0に近い恒星がなぜピクセルサイズとして大きく映るのか、レンズの特性や受光素子の性質について説明します。

恒星の視直径とその意味

恒星の視直径は、地球から見たときのその星の角度的な広がりを指します。しかし、ほとんどの恒星は非常に遠くに位置しているため、その視直径はほぼ0に近いのです。実際に肉眼で見える点のような星の視直径は、非常に小さいのです。

望遠鏡での映り方：レンズによる拡大

撮像素子で記録される星の像が大きく映る理由の一つは、レンズによる拡大効果です。望遠鏡やカメラのレンズは、恒星の光を集めて像を拡大します。これにより、視直径が小さい恒星であっても、レンズを通すことで星が大きく写るのです。特に高倍率の望遠鏡やレンズでは、この効果が顕著です。

受光素子の性質：点像から広がる光

次に、受光素子（例えばCCD）の性質について考えます。受光素子は光を集め、画像として記録します。光が一点から広がる性質があるため、実際には非常に小さい点の光でも、センサー上では少し広がりを持って記録されることがあります。これにより、恒星の像が1～4ピクセルでなく、もっと広いピクセル範囲に広がってしまうのです。

ハレーションの影響はない？

質問者が指摘しているように、CCDではハレーションが発生しないことが一般的です。ハレーションとは、強い光が周囲の部分に拡散してしまう現象ですが、現代のカメラ技術ではこの影響を抑えるための対策が施されています。したがって、明るい星が大きく映る理由は、レンズやセンサーの物理的性質に起因するものです。

まとめ

恒星の視直径が小さいにも関わらず、カメラで撮影すると大きく映る理由は、レンズによる拡大効果と受光素子の性質によるものです。レンズは光を集め、拡大して像を作りますし、受光素子は小さい点の光を広げて記録します。これらの要素が組み合わさることで、視直径が小さい恒星でも画像では大きく映るのです。