【徒然】地球の壮大な物語 ~恒星の一生~

はいたい
みさこです。

誰得?自分得!な壮大な物語、第3弾!「恒星の一生」のスタートです。
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本当はもっといろいろ書きたいことがあるのですが、
とりあえずは自分が信じている説の大筋だけを書いています。

宇宙に散らばったガスが集まってファーストスターが輝き、
暗黒時代が終わりを告げました。
その際、水素やヘリウム以外の原子(ほんとは元素)を沢山作ってくれました。
恒星が終わりを告げるとき、作った原子を周辺にまき散らしてくれました。
それでもまだまだ宇宙には水素やヘリウムだらけ。
しかも、核融合で作られるのは鉄まで。
恒星は死した後も重い元素も作ってくれました。
その過程に踏み込んでいってみたいと思います。

恒星の生まれ方

先に生まれ、終わりを迎えた星の残骸(ガス)や、宇宙に漂っている水素などが
互いの引力や空間の密度の変化(他の星が出した衝撃波など)で
時間をかけて集まります。

集まりだしたガスの中心の密度が高まり、
中心の圧力が高まると中心部は熱を持ち始めます。

読まなくていい話(ボイル・シャルルの法則)

高校で習った物理で理解ができそうです。

P1/T1 = P2/T2
T2=P2・T1/P1 です。つまり、T2はP2に比例します。
圧力が高ければ高いほど、温度があがるんです。

P1は最初の圧力。弱い。T1は最初の中心部の熱。低い。
P2は圧力が高い状態。

さらに圧力が高まり、それに比例して中心部は高温になっていきます。
10万度から100万度に達したとき、
星は赤く光り出します。

更に周りのガスを集め、星は大きくなっていきます。
この状態でガスを集められないと星は恒星にはなれません。
ガスを集められなくなった塊は自身の重力によって小さくなります。
折角赤く光り出した熱も冷えてなくなります。これを褐色矮星と言います。
質量も小さい(太陽の8%以下)のため、惑星を持つことはできません。
できても衛星程度??

ガスをうまく集められ、中心温度が1,000万度に達したとき、
星は核融合を始めます。

核融合が始まると、周りにあったガスを一気に吹き飛ばします。
近くにある岩石はそれ以上ガスを集められないため、
岩石同士がぶつかることで大きくなります。
これは次で話すと思います。

最初は水素を使ってヘリウムを作り
次にヘリウムを使って炭素を作る、そうやって
窒素、酸素、ネオン、マグネシウム、ケイ素、鉄という重い元素を作っていきます。
(他にもいろいろ作るけど、主にはこれら。)

今まさに新しい星が沢山できてきているわし星雲。ハッブル宇宙望遠鏡から。

輝く星の色について

恒星になりきらなくとも、10万~100万度もあれば赤く輝くように見えます。
そして核融合が始まる1000万度を超えると青白く輝きます。

冬の大三角形。

冬の大三角形。青白く光るシリウスと赤くひかるベテルギウス。
赤外線をカットしないカメラならもっと赤いんだろうな。

このように温度によって色が変わります。

ダイビングのライトでも色温度といって、色を温度で表しています。(単位はK)

wikipediaから拝借。

太陽の光、5000K~6000Kで見える色を認識して〇色と行っています。

水中で写真を撮ると、どうしても光が足りなかったり、色が消えてしまったりします。
私達が実際に陸上で見る色に合わせるためには、
この時に足す光(ライトやストロボ)の色温度は5000K~6000Kが望ましいのです。

ちょっと前までのダイビング用のライトは4000Kくらいが多かったように感じるのですが、
一気に「太陽光と同じ色温度」といううたい文句のライトが増えました。
ダイビング業界も進化していってるんですね♪
(ダイビングライトを購入する際はケルビン温度(色温度)とルーメン(光量)で悩んでください♪)

恒星の色ですが、
生まれたての星は圧力も強く、温度が高いので青白く光ります。
恒星の餌?核融合の元?となる水素が減ってくると白っぽくなり、
最終的には赤くひかります。

ベテルギウスが赤く光っている写真を拝借。
http://yaplog.jp/cosmos/archive/103から。

恒星の最後

核融合の元となる水素がなくなると、
恒星は次にヘリウムで核融合を始めます。
ここで星は赤色に光り始めます。

太陽の8倍までの大きさの恒星

水素→ヘリウム→窒素→酸素くらいまで作ったら、
外側のガスを放出して美しい惑星状星雲を作ります。残った中心部分は収縮・膨張を繰り返して最後はゆっくり冷えてしまいます。
(自身の重力で収縮、圧力が高まり熱を持つ、熱がエネルギーになって膨張・・・を繰り返す)

美しい惑星状星雲のM57。ガスが光って見えるのは、たぶん中心核がまだ光ってるから。
ハッブル宇宙望遠鏡から拝借

太陽の8倍以上の恒星

鉄まで作った後、中心部は重い鉄で満たされます。
安定した鉄では核融合は起きず、自身の重力で縮んでいきます。
その圧力で温度があがり、100億度くらいになるといろいろあって重力崩壊が起きます。
つまり、中心核が外側のガスたちを捕まえていた力が一気になくなるのです。
その際、何もなかった(ように見える場所)に急に明るい星が現れたかのように見えるため、
超新星(新しいめっちゃ明るい星の意らしい)や、超新星爆発といます。

超新星爆発の圧力で鉄よりも重い元素が作られています。
また、超新星爆発の衝撃波はガスに揺らぎをあたえ、星の生成に一役買っています。

1054年に超新星爆発を起こした結果のカニ星雲。中性子星の存在がわかっている。
写真はハッブル宇宙望遠鏡から拝借。

太陽の20倍以下の恒星が超新星爆発を起こした場合は
中心核は中性子星と呼ばれる星に変わります。

太陽の20倍以上の恒星の場合は中心核自身の重力により縮んで縮んで縮んで・・・・
を繰り返し、、、最終的にブラックホールができます。

オリオン座のベテルギウスは既に球体を保てなくなってきているらしいのです。
今日にも明日にも超新星爆発を起こす可能性があるくらい!
超新星爆発が起きると満月のように明るくなるのだとか!
昼間も見える可能性があるのだとか!
1年後にはオリオン座の形が変わる(1つ星がなくなる)という結果になります。
生きている間に経験したい!!

板垣さん

株式会社豆の板垣 の代表取締役である板垣公一さんは
超新生爆発を発見する天才アマチュア天文家としてとっても有名です。
彼が発見した超新星爆発は100を超え、
豆の板垣という会社はとっても有名になりました。

そして、板垣さんの世紀の大発見が
超新星爆発時にも新たな元素が作られている!ということなのです。
理論上は超新星爆発で元素が作られるとことがわかっていたのですが、
それを実際に確認できたのは板垣さんなのです。
彼は「ん?いつもより明るいな?」って思ったらしいです。←そこですでに一般の人とは違う。
で、調べてみると、新たな元素を作っていたと。
すごい人なのです。

鉄より重い元素の誕生

超新星爆発時の爆発によってできたり、
中性子星がぶつかったりしてできたりするそうです。

中性子星の衝突。高速でぶつかることで鉄より重い元素ができます。 金もその1つ。
写真?はCNNのサイトから。 https://www.cnn.co.jp/fringe/35035080.html

死した後もいろんな元素を作ってくれている恒星。
それらを繰り返して私達が目にする物の元を作ってくれていたんです。
宇宙に感謝!
ものは大事にしましょう。。。

【雑学】重力とは空間を歪ます力2 ~ブラックホール~

重力とは空間を歪ますもの。同じ質量であれば体積が小さいほど空間は歪みます。
ピンっとはった布(破れないと想定)に同じ重さの鉄球とゴムボールをゆっくり置くと
どちらの方が布を歪ますか想像してみてください。
その鉄球が重さを変えずにどんどん小さくなると
布はどんどん下に伸びていきます。
更に小さくなると。。。。を繰り返しているんです。
それがブラックホールです。

中心が小さくなればなるほどブラックホールはどんどん大きくなります。
光ですら、一度入ると抜け出せなくなります。(光には重力で歪む性質があります)
ブラックホールが集めたガスは中心近くで圧力により相当な熱を持ちます。
たまに?ブラックホールはそれを吐きだします。
これをブラックホールの「げっぷ」と呼んでます。(もっと他にいい名前なかったのかな)

ブラックホールのゲップ 写真はハッブル宇宙望遠鏡から。

強い重力で光が曲がっています。この現象を重力レンズと呼んでいます。この写真の重力の元はたぶんダークマター
ハッブル宇宙望遠鏡から。

 

 

 

ちゃんちゃん。

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