第1章 恒星の誕生

 

さて、恒星が誕生する為にはまず物質が無くてはなりません。で、その物質とは「星間雲」と呼ばれる星間ガスがあります。

※ 但し星間雲はどこにでもある訳では無く各々の銀河内です。

ガスと言ってもメタンやプロパンの事では無く殆どが水素原子からなっています。(全宇宙の物資の80%以上が水素だそうです) その星間雲の広がりは大きいもので数十兆kmもありますが、ガスの密度は非常に薄いのです。 全ての物資にはお互いにくっ付こうとする力、いわば重力があるのですがガスの密度が低い為、水素原子は離れたまま、このままでは何も起こりません。しかし、他の星の爆発等の衝撃波、又は星間ガスに密度が高い所があると・・・・水素原子は密度の高い所へ密集していき密度が高くなればなる程加速的に密集し、そして重力の為縮んでいくのです。 この時星の中心核では全質量の圧力の為だんだんと高圧になって来ます。(おしくらまんじゅうみたいに)(^^;;;;;;  そして重力エネルギーに依る熱が発生しますが圧力に対抗するにはまだまだ・・・その上光が熱と一緒に星の外へ出てしまう為中心核は冷えていき、またまた縮んでしまいこの悪循環を繰り返します。

※ この時星は可視光では無く赤外線の光を放ち原始星の産声を上げます。

しかし何時までも悪循環を繰り返す訳にはいきません。中心核がより高圧になり温度が1000万度を超える頃には水素原子は核融合を始めるのです。いよいよ可視光でも見える輝く星になります。 (^^)

 

 

第2章 恒星の寿命

 

ようやく可視光でも光輝く星になりましたが、水素原子が核融合する状態、これが一番エネルギーが大きく、又安定して輝いていられますのでこの状態でいる時は「主系列星」と呼び、恒星は一生の殆どをこの状態で輝き、これ以上は縮む事を止めます。 さて、星の寿命ですが一体どのくらいあるのでしょう? 我々の母なる星、太陽では約100億年、太陽質量の半分の星では約2000億年、太陽質量の0.08倍の星では

 この太陽の0.08倍の星が核融合を起こせるギリギリの質量と言われている。

なんと数兆年もの寿命があり、逆に太陽質量の2倍の星では20億年、10倍の星では3000〜4000万年、そして現在発見されている太陽質量の200倍の星では100万年程度となり、星の質量が重ければ重い程寿命が短く、つまり中心核が質量が重ければ重い程その重圧に対抗する為にエネルギーを使い果たしてしまうのです。  (ToT)

 

 

第3章 恒星の進化

 

さてさて、ここから恒星の進化について説明していきます。 前章で主系列星時の水素原子が核融合すると書きましたが、これは水素原子核4個が核融合してヘリウム原子核1個に変換され質量の0.7%がエネルギーとして出て行き、当然中心核にはヘリウム原子核が溜まっていきます。

 ちなみに太陽は毎秒5億6000万トンの水素核融合を起こしている。

このヘリウム原子核、現状の中心核では核融合は起きません。で太陽質量の半分以下の星ではここで一生が終わってしまいます。

(但し太陽質量の半分以下の星では寿命が2000億年以上、現在の宇宙の寿命120億〜150億年より長いですから宇宙の誕生時の星でも寿命が尽きた星は他の要因が無ければ無いんですけどね)  (^^;;;;;;

そして太陽質量の半分以上の星ですが、水素原子を使い果たしてしまいますと、主系列星時代は終わりです。 (ToT)  星のエネルギー生成に貢献しているのは中心核「全質量の約1割」だけでその他の質量はどれだけあっても役に立ちません。 しかしヘリウムの核融合は起きません。でも星からのエネルギーの流失は続いています。となれば当然中心核が圧力に負け、またまた中心核は縮んでいきますが今度は中心核のすぐ外側の層の水素が核融合を起こしてしまい、更に中心核が縮もうとすると外側の層が尚更活発に核融合を起こします。すると・・・・外側の層は中心核ほど圧力が無いので今度は外に膨らみ始めます。中心核は縮み続け星はアンバランスになってしまいます。 そして外に膨らみ始めた外側の層は密度が薄くなり熱が逃げて表面温度が下がるにつれて星は赤くなります。 この状態、中心核は縮みつづけ外層は膨らんだり縮んだりと星は非常に不安定な状態となるのです。

 我等の太陽もあと50億年もすればまず水星を飲込み次に金星を、そして地球も飲込まれ、ヘタをすると火星軌道上まで到達するくらいに膨張していくでしょう) (ToT)

さて、中心核は縮みながらジリジリと温度を上げていきます。4000万、5000万、一億度、今度はヘリウムが核融合をしようとするのですが・・・ヘリウム原子核が融合してベリリウム原子核を作ろうとしますが融合した瞬間に直ぐに離れてしまうのです (ToT)  が、この融合した瞬間にもう1つのヘリウム原子核が融合すれば炭素原子核になるのです。 出来たばかりの炭素原子核の中には更に1つのヘリウム原子核が融合し、酸素原子核も作られていきます。 ようやく中心核も縮むのを止め、外層も元に戻ろうと縮み、星は一旦は安定期に戻るのです。 しかしこのヘリウムの核融合、水素の核融合に比べて10〜15分の1しかエネルギーが出せません。しかし星は同じ輝きを放っている、と言うことは、主系列星時の10〜15分の1の時間でしか輝けませんのでヘリウム原子核を使い果たしてしまうとま〜た星はアンバランスな状態に戻ってしまうのです。 (ToT)

 水素〜ヘリウム〜炭素〜・・・と核融合を行う度にエネルギー効率は悪くなっていきます。

太陽質量の6倍以下の星はこれ以上は核融合が起こせませんので白色矮星となり一生が終わってしまいます。 さて、太陽質量の6倍以上の星ですが、中心核は更に縮み続けます。が、ここで困った事が起き始めます。今迄は無視出来る量のニュートリノ素粒子が誕生していましたが温度が上がれば上がる程ニュートリノの発生も多くなります。この素粒子、あっという間に星の外へ四散してしまうのです。四散するだけならば構わないのですが大量のエネルギー持ち逃げしてしまい悪逆非道のドロボー行為を働くのです。 となると中心核は今迄以上のスピードで縮んでいきますが、当然温度が上がり更にニュートリノが発生するという悪循環が続きます。 そのおかげで中心核の温度が8億度までどんどん上がり今度は炭素原子核が核融合を始めるのです。 炭素原子核が核融合し今度はネオンやマグネシウムの原子核が作られていきますが、エネルギーの流失は止まりません。 そして炭素原子核使い果たしてしまうと又々中心核は縮もうとするのですが既に中心核の密度は1立方センチメートル/100t、そう簡単には縮めません。太陽質量の10倍以下の星はネオンやマグネシウムを核融合させるだけの重圧を作る事は出来ませんので今度は電子が縮退し重圧に対抗しようとするのですが (ToT)  エネルギーが足りません。 そしてジリジリと押し潰され密度が4000tを超えた所で電子はマグネシウムに吸収されマグネシウムはナトリウムに変わります。 と言う事は圧力に対抗していたエネルギーが消費されてしまい太陽質量の10倍以下の星はここで重力崩壊を起こしてしまうのです。 (ToT)

しかし、太陽質量の10倍以上の星では・・・

重圧がある為一気に中心核を縮めネオンやマグネシウムを核融合させます。すると今度はケイ素、イオウ、カルシウムの原子核が作られていくのです。(^^)

(大質量星が元素を作り出していたのですね。 と言う事は我々の太陽系は何度かの超新星爆発後に漂っていた物質が混ざって形成された物と考える事が自然と言えましょう。)

この段階に来ると星の中心核では今迄ユックリと進化して来たのとは逆に目まぐるしく変貌します。 各核融合エネルギーの供給される時間は数年、数ヶ月、数日とだんだんサイクルが短くなっていきます。 当然中心核の密度も高くなっていき温度は30億度を越え、最終局面である鉄の原子核が増えていくのです。 この時星は中心核のすぐ外から大雑把に、けい素、マグネシウム、ネオン、酸素、炭素、ヘリウム、水素の各層とたまねぎみたいに幾重にも積み重なった状態になっているそうです。

(う〜む、つう事は汚い話だがウ□コも、オシッコも、そして大気も、すべての生物も、机も、ガラスも、Nゲージも、世の中の物は全部水素の核融合物と化合物の寄せ集めであると言っても過言ではないと言えましょう。)

さてこの鉄の原子核、あらゆる原子核の中でも最も強く結合も又安定している為、核融合しようが核分裂しようがもはやエネルギーは出てきません。 しかし膨大な量のニュートリノが発生し大量のエネルギー持ち逃げしてしまいます。 となると・・・中心核は坂道を転げ落ちる様に一気に収縮していきます。中心核の温度は50億度を越えた所で今度は、一部の鉄の原子核が光子を吸収し分解してしまいます。と言う事は今迄核融合をする事で圧力に対抗していたエネルギーが消費されてしまいもう星は自らの重さを支えきれなくなり急激な収縮、いわば重力崩壊を起こしてしまうのです。 (ToT)  中心核は一気に収縮し潰れ続け、星を構成している物質は中心めがけて越っこち続けていくのです。 さて、中心核の密度は1立方センチメートル/100万t〜1000万t〜1億tとうなぎ上りに上がっていきます。 当然温度も100億度〜500億度と上昇していき、電子が原子核に次々と吸収され、中心核にはどんどん中性子が出来上がっていき密度は1立方センチメートル/4億tに到達すると凄まじい勢いで進行していた重力崩壊を中性子間の斥力が働き、収縮をようやく止めるのです。 しかし物質は中心めがけて越っこち続けていきますが、収縮を止めた中心核にぶち当たり強烈な衝撃波が形成されます。 その上各層も核融合をし、星は大爆発を起こし、太陽の何百億倍もの明るさで輝き物質は宇宙空間に飛び散っていくのです。

 この時にはニュートリノも爆発の手助けをします。

これが超新星爆発、いわばスーパーノバなのです。  (ToT)

 

さて、太陽質量の30倍以上の星では・・・中心には中性子星が出来上がりますが、電子の縮退では太陽質量の1.4倍迄、中性子星の中性子間の斥力では太陽質量の2倍迄しか圧力を支えきれません。 ですから残った中心核の質量が太陽質量の2倍以上になると・・・もう重力崩壊を止められる物は何も無く物質は点に向かって潰れ続けていくのです。当然ここから出られる物は何も無く光りでさえ出る事は出来ません。 後には凄まじい重力だけが残ります。 これがブラックホールと言われています。 (ToT)

 

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