ウィリスの宇宙交信記

超絶怒涛のスーパーミラクル雑記ブログ

星が死んだ後はどうなるの? まさかまさかの巡り巡った結果

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どうも!ウィリスです!

 

星は核融合することでエネルギーを放出しとる

そのお話はこの前したな

 

まだ読んでない人はこれを読んでからの方が

今日の記事はわかりやすいで!

 

 

 

じゃあその核融合が終わってしまった星はどうなるんやろうか・・・

そのまま自分の重力で収縮してまうんか?

そんでもってブラックホールにでもなるんかな?

 

今日はそんな 星が死んだあとの話。

 

  

昔、宇宙には水素とヘリウムしかなかった

 宇宙が誕生した初期の頃は、物質のほとんどは水素とヘリウムやったんや

宇宙空間にガスが漂っている状態やな

 

星も何もなく、ほとんど満遍なく

水素とヘリウムのガスが漂っているだけの空間やった

 

そこから、時間が経つと

ガス同士が自らの重力で引き合い、ガスの塊ができた

 

中心部はぎゅうぎゅうに押し込まれて高音高圧になり、核融合が始まるわけや

そうなると輝きだし、ただのガス球が星(恒星)へ進化する

 

星の内部構造はどんな感じ?

恒星の内部では、核融合が起きとる

核融合ってのは原子核同士の融合や

 

例えば、

水素原子核である陽子4つ融合するとヘリウム原子核になるなんて現象もあるんよ

 

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こうして、原子番号の小さい元素から

原子番号の大きい元素を合成していくことになる

 

ヘリウムがある程度たまり、星の中心温度と圧力がある程度高ければ

ヘリウム原子核の核融合も始まる

 

これを繰り返していくとこんな感じの

玉ねぎの断面図みたいな原子別構造になる

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質量が大きい星は 最終的に鉄Feまで核融合は進むで!

それ以上の原子番号の大きい原子は作り出すことはない

 

理由は鉄Feが一番安定だからや。(これはまた別の機会に)

 

  

ちなみに原子番号の大きい原子ほど

高い温度と高い圧力が必要になるんや

 

原子番号の大きい原子はいっぱい陽子が入ってて+の電荷量が多い

そのせいで電気の力で反発しあって原子核同士が近づいてくれへんねんなぁ

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だから、高音高圧である星の中心部でしか原子番号の大きい原子は作れない

星の外装部分の温度と圧力が低い場所は核融合ができずに水素やヘリウムはそのまま残ってしまう

 

こうして、中心に行くほど原子番号の大きい構造

玉ねぎみたいな構造になるんや

 

 

太陽はどこまで玉ねぎ構造を作るの??

原子番号の大きい原子を核融合で作るには

より高音高圧の状態を作り出さないといけないんやったな

 

それには恒星自体の質量が大きくないとダメやねん

恒星の質量大きいと中心温度と中心圧力が大きくなっていく

 

だから、原子番号の大きい原子は質量の大きい恒星でしかつくられへんわけやな

 

 

太陽の場合は、それほど質量があるわけではなく

炭素C、酸素Oくらいまで核融合して終わり。。。

 

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太陽の質量が足りず、中心部の温度と圧力が十分高くならないため

炭素Cや酸素Oの核融合が始まらずこのまま核融合終了や

 

ちなみに鉄Feまで作るには

太陽の10倍以上の質量の恒星じゃないとでけへん!

 

 

核融合が終わったら・・・

核融合が終わってしまったらどうなるんやろうか

恒星の将来は、自身の質量によっていろいろ変わって来る

 

太陽の質量の何倍の質量をもつかで恒星の将来は変わるんやで!

 

 

星の重さによってかわる将来

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一覧図を作ってみたんや

こんな感じになる

 

主に恒星の将来は4つに分けられるで

 

 

褐色矮星

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太陽の0.08倍以下の質量を持つ恒星は褐色矮星になる

褐色矮星とは核融合が終わり、そのままガスの塊が冷えたような天体や

 

イメージとしては木星のような感じかな

 

 

白色矮星

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太陽質量の0.08倍〜8倍の質量を持つ恒星の進化

 

核融合が終わったころ、外層部分を吹き飛ばし惑星状星雲になる

自重で収縮し中心部分は半径が小さくなり白色矮星になる

(縮退圧の話はまた今度)

 

そして圧縮された白色矮星は温度が上昇し、強力な紫外線を出すようになるんや

その紫外線がまわりの吹き飛ばされた外層ガス(惑星状星雲)に当たることでエネルギーを受け取り、惑星状星雲が光るやで

 

惑星状星雲の画像や

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惑星状星雲 - Wikipedia

中心部に白色矮星がある

 

さらに、惑星状星雲の色が部分ごとに違うのは そこにある原子の種類が違うから。

 

実はこれ

爆発したことで 恒星内部で作られた玉ねぎ構造がそのまま見えとる形なっとるんや!

すごいなこれぇ!:(;゙゚'ω゚'):

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中性子星

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太陽質量の8〜40倍の恒星は

一旦超新星爆発を起こし、それから中性子星になる

(超新星爆発はまたの機会に)

 

中性子は白色矮星をもっとぎゅうぎゅうに押し込めると出来上がる星や

押し込むことで、陽子が周りの電子を捕まえて中性子に変身する

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この過程によって、中性子が過剰に入った原子が誕生する

中性子星はその「中性子過剰原子」で構成されとるんや

 

 

それと話は変わるけど、この中性子星、

圧縮され半径が小さくなったことである特徴を持つようになった

それが「中性子星の自転」

 

◯中性子星は、めちゃめちゃ早く回転しとる!

その速さは「1秒に30回転」とか。。。(Crab Pulsarの場合

 

超絶スケールがでかい回転やな!

だって太陽の8〜40倍の質量を持つ塊が1秒に30回転しとるんやで! 

 

 

◯しかもこの回転、すごい精度が良いんや!

 

その精度の良さは、人類が作り得る一番精度が良い時計より精度が良い!

これはびっくりする

それくらい正確な周期で爆回転しとるんや

 

圧縮された中性子星の回転が早まるのは角運動量保存則を成り立たせるためや。。。

角運動量保存則は「回転の強さのようなもの」が保存しますよ〜という法則

 

星が圧縮することで半径が小さくなる分

回転の速さをあげないと回転の強さが保存しなくなってまうんや

 

たとえばフィギュアスケートの選手のスピン

手を回転軸に近づけると回転が速くなるやろ

あれと同じやな

 

 

ブラックホール

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太陽質量40倍以上の恒星は超新星爆発後にブラックホールになる

みんな大好きブラックホールやな

 

ブラックホールは重力が光すら脱出できないほど強まった天体や

こいつにある程度近づくと光すら脱出できなくなる!

 

その以上近づくと光でも脱出できない半径を

「シュバルツシルト半径」っていうんや

 

この半径の内側に入るともう脱出できない

中心に向かって落ちて行くしかない。。。

 

 

 

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ブラックホール - Wikipedia

(シュミレーション画像)

 

 

星が死んだ後は、、、

話はもどるけど、宇宙には最初

水素とヘリウムばかりだったという話をしたな

 

そして、恒星内部で核融合することで

原子番号の大きい原子が作られるということやった

 

そして、核融合が終わると中心部は収縮し、

外層は吹き飛んで宇宙空間を漂う。。。

 

 

これまで、星の死んだ後

中心核はどうなるかという話をしてきたけど

吹き飛んだ外層部分には着目してなかったな

 

吹き飛んだ外層部分には水素とヘリウム以外の原子も含まれる

いま僕たちの体を形作っとる原子も元はと言えば恒星内部で製造されたものなんや!

 

なんかなぁ!

ロマッチックすぎて鼻水出るわ!(´⊙ω⊙`)

 

または言い換えるとこういうことも言えるな

 

 

 僕らの体を作る原子は星の死骸

 

そういうことやな

この記事のタイトル「星が死んだ後のお話。」の答えにもなるような結論や

 

今キーボードを打っている僕のも、今動いている心臓

何億年前かはわからんけど、恒星の内部で核融合された原子たちなんや

 

そんなこんなで

 やっぱり宇宙っておもしろいと思う今日この頃でした