新潟ラプソディー

太陽はどうなるの

私たちの太陽はこれからどうなるのでしょう。恒星である太陽は、星間ガス雲から生まれました。濃密な星間ガスは、部分的に吹き寄せられて小さなガス雲に分けられそれぞれの細片が原始星となります。原始星は集団で生まれます。その生まれたときの質量の大小が星の一生の運命を左右することになります。

 質量が大きい星ほど、内部のエネルギー消費が早いためにその寿命は短く、小さいほど寿命は長い。ただ、あまりにも質量が小さいと、核融合を起こすほど中心温度が上がらないので恒星には成れないことになります。(これを褐色矮星といいます。質量が太陽の8%以下の小さな星。)

 原始星は自分自身の重力によって収縮し、中心温度が次第に上昇します。温度が上がって1000万Kを超えると、水素の核融合反応によって核エネルギーが解放され、星の放射するエネルギーをまかなうことができるようになります。その結果、星の収縮はストップします。この段階の星を主系列星といいます。主系列星は、星の中心部で水素を燃やしてヘリウムにする核融合反応の出すエネルギーで自らの重さを支え、安定して輝いています。星は一生の大部分を主系列星として過ごします。その寿命は質量によって異なり、質量が大きい星は燃料の量も多いのですが浪費はそれ以上に激しく、短命なのです。

 太陽程度の質量の星は約100億年の間主系列にとどまります。わが太陽も今はその壮年期に入り、全寿命の約半分(46億年)経過していると考えられています。しかしやがては中心部の水素が使い果たされ、燃え殻であるヘリウムが蓄積されると太陽は老年期に入り、中心のヘリウムの芯が収縮し、一方、星の外層はどんどん膨張して、その半径は地球軌道よりも大きく膨張して赤色巨星になります。燃え殻のヘリウムは、温度や密度が高くなると、再び燃料として働き、重元素の炭素や酸素に転換しながらエネルギーを発生します。このような星の進化とともに内部の温度は急激に上昇し、燃え殻は、次の燃料として次々に使われます。使われる燃料は太陽程度の軽い星の場合はHe(太陽質量の3倍までの星)かC(太陽質量の3倍から8倍程度の星)まで、重い星ではFe(太陽質量の8倍以上の星)の元素まで内部に作られます。

 星は質量を放出しながら進化がさらに進み、核燃料が使い果たされると、星がガス圧を維持できなくなり、万有引力による収縮力に対応できなくなります。その結果、内部の密度が次第に大きくなり、高密度の中心部だけが残り、いわゆる高密度星として残ることになります。高密度星はその質量により、白色矮星か超新星(中性子星又はブラックホール)となります。

 太陽質量の3倍までの星では、低温度の明るい赤色巨星の段階で、光の圧力で希薄な外層部のガスを流出させ、押しつぶされた中心核がむき出しになります。これが白色矮星です。質量が太陽の3倍〜8倍の星では、希薄な外層部を流出して白色矮星になるほかに、縮退したC中心核の中心部では、Cの熱融合反応が暴走し、そのため星全体が吹き飛ばされる場合があり(超新星爆発)、その後には何も残さなくなります。8倍から30倍程度の星では、中心のCがFeができるまで燃え続けたあと、Feの芯は重力収縮を続け、やがて原子も原子核も壊れて中性子の芯となり、超新星爆発を起こした後には、中性子星を残します。さらに太陽質量の30倍以上の星になると、重力が強すぎるため中性子の芯になったあとも永久に収縮し続けブラックホールになると言われています。星風、超新星爆発などで宇宙空間にまき散らされた星の外層部は、次代の星誕生の材料となります。
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by ozemu | 2003-02-02 22:04 | 宇宙のお話 | Trackback | Comments(0)
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