星の要素はどのように形成されますか?

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著者: John Stephens
作成日: 2 1月 2021
更新日: 5 J 2024
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地球上で見つかったすべての元素はどこから来たのですか?
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典型的な星は、水素ガスの薄い雲として始まり、重力のもとで巨大で密な球体に集まります。新しい星が特定のサイズに達すると、核融合と呼ばれるプロセスが点火し、星に膨大なエネルギーが生成されます。核融合プロセスにより、水素原子が一緒になり、ヘリウム、炭素、酸素などのより重い元素に変換されます。数百万年または数十億年後に星が死ぬと、金などのより重い元素が放出される可能性があります。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

すべての星を動かすプロセスである核融合は、私たちの宇宙を構成する多くの要素を作り出します。

核融合:大きなスクイーズ

核融合は、原子核が大きな熱と圧力の下で一緒になってより重い核を作るプロセスです。これらの核はすべて正の電荷を持ち、同様の電荷が互いに反発するため、これらの巨大な力が存在する場合にのみ融合が起こります。たとえば、太陽の中心部の温度は摂氏約1500万度(華氏27百万度)であり、地球の大気よりも2500億倍も高い圧力を持っています。このプロセスは、核分裂の10倍、化学反応の1千万倍という膨大な量のエネルギーを放出します。

星の進化

ある時点で、星は核のすべての水素を使い果たし、そのすべてがヘリウムに変換されます。この段階で、星の外側の層が拡大して、赤い巨人として知られるものを形成します。水素核融合は現在、コアの周りのシェル層に集中しており、その後、星が再び収縮し始め、より高温になるとヘリウム核融合が発生します。炭素は、3つのヘリウム原子間の核融合の結果です。 4番目のヘリウム原子が混合物に加わると、反応により酸素が生成されます。

エレメント生産

大きな星だけが重い元素を生成できます。これは、これらの星が、太陽のように小さな星よりも温度を引き上げる可能性があるためです。これらの星で水素が使い果たされた後、生成された元素の種類に応じて、ネオン燃焼、炭素燃焼、酸素燃焼、シリコン燃焼などの一連の核燃焼を経ます。炭素燃焼では、元素は核融合を経てネオン、ナトリウム、酸素、マグネシウムを生成します。

ネオンが燃えると、溶けてマグネシウムと酸素を生成します。酸素は、シリコンと、周期表の硫黄とマグネシウムの間にある他の元素を生成します。これらの元素は、コバルト、マンガン、ルテニウムなど、周期表で鉄に近い元素を生成します。次に、鉄およびその他の軽い元素が、上記の元素による連続的な核融合反応によって生成されます。不安定な同位体の放射性崩壊も発生します。鉄が形成されると、星の核の核融合は停止します。

バングで出かける

寿命の終わりにエネルギーを使い果たすと、太陽より数倍大きい星が爆発します。このつかの間の瞬間に放出されたエネルギーは、一生の星のエネルギーよりも小さくなります。これらの爆発には、ウラン、鉛、プラチナなど、鉄よりも重い元素を生成するエネルギーがあります。