コンテンツ
- 原始星の形成
- 生命の熱核スパーク
- 小さな星のライフサイクル：メインシーケンス
- ポストメインシーケンス–ゴールデンイヤー
- 太陽サイズの星が膨張して惑星状星雲になる
- 残っているのは白いWhite星
- 質量はライフサイクルに影響します
星は本当に星屑から生まれます。星はすべての重元素を生産する工場であるため、私たちの世界とその中のすべても星屑から来ています。
主に水素ガス分子で構成された雲は、想像を絶する宇宙の寒さに浮かび上がり、重力がそれらを強制的に崩壊させて星を形成します。
すべての星は平等に作られていますが、人と同じように多くのバリエーションがあります。星の特性の主な決定要因は、その形成に関与する星屑の量です。
いくつかの星は非常に大きく、短い壮大な寿命を持っていますが、他の星はそもそも星になるのに十分な質量を持っていなかったため、非常に長寿命です。 NASAや他の宇宙当局が説明しているように、星のライフサイクルは質量に大きく依存しています。
ほぼ太陽のサイズの星は小さな星と見なされますが、太陽の約半分の質量を持ち、星が獲得できる限り永遠に近い赤い小人ほど小さくありません。
太陽のような低質量星のライフサイクルは、G型の主系列星（または黄色yellow星）として分類され、約100億年続きます。このサイズの星は超新星になることはありませんが、劇的な形で人生を終わらせます。
原始星の形成
重力は、足を地面に固定し、惑星が軌道上で回転し続ける不思議な力であり、星の形成に関与しています。宇宙の周りに浮かぶ星間ガスと塵の雲の中では、重力が分子を小さな塊に合体させ、親の雲から離れて原始星になります。時々、超新星などの宇宙の出来事によって崩壊が引き起こされます。
質量の増加により、原始星はより多くの星屑を引き付けることができます。運動量の保存により崩壊物質が回転ディスクを形成し、圧力の増加と中心に引き付けられたガス分子によって放出される運動エネルギーのために温度が上昇します。
いくつかの原始星は、他の場所の中でもオリオン星雲に存在すると考えられています。非常に若いものは拡散して見えないが、合体すると最終的に不透明になる。これが起こると、物質の蓄積は赤外線放射をコアに閉じ込め、温度と圧力をさらに増加させ、最終的にはより多くの物質がコアに落ちるのを防ぎます。
しかし、星のエンベロープは物質を引き付け続け、驚くべき何かが起こるまで成長し続けます。
生命の熱核スパーク
比較的弱い力である重力が、熱核反応につながる一連の事象を引き起こす可能性があるとは信じがたいですが、それが起こることです。原始星が物質を蓄積し続けると、コアの圧力が非常に強くなるため、水素がヘリウムに融合し始め、原始星は星になります。
熱核活動の出現により、星から回転軸に沿って脈動する強風が発生します。星の周囲を循環する物質は、この風によって放出されます。これは、星形成のTタウリ段階であり、フレアや噴火などの活発な表面活動が特徴です。星はこの段階で質量の最大50％を失う可能性があり、太陽の大きさの星では数百万年続きます。
最終的に、星の周囲の物質は散逸し始め、残ったものは惑星に合体します。太陽風はおさまり、星は主系列の安定期に落ち着きます。この期間中、コアで発生するヘリウムへの水素の核融合反応によって生成される外向きの力は、重力の内向きの引っ張りのバランスをとり、星は物質を失いません。
小さな星のライフサイクル：メインシーケンス
夜空の星のほとんどは主系列星です。これは、この期間が星の寿命の中ではるかに長いためです。メインシーケンスでは、星が水素をヘリウムに融合し、水素燃料がなくなるまで続けます。
核融合反応は、小さい星よりも大きい星の方が速く起こるため、大きい星は白色光または青色光でより高温に燃え、より短時間で燃焼します。太陽の大きさの星は100億年続きますが、超巨大な青い巨人は2000万年しか続かないでしょう。
一般に、2つのタイプの熱核反応は主系列星で発生しますが、太陽などの小さな星では、1つのタイプのみが発生します：陽子-プロトンチェーンです。
陽子は水素原子核であり、星のコアでは、静電反発を克服し、衝突してヘリウム2原子核を形成するのに十分な速さで移動しています。 v-プロセス中のニュートリノと陽電子。別の陽子が新しく形成されたヘリウム-2と衝突するとき 核、ヘリウム3に融合し、ガンマ光子を放出します。最後に、2つのヘリウム3原子核が衝突して1つのヘリウム4原子核とさらに2つのプロトンが生成され、これらが連鎖反応を継続するため、プロトンとプロトンの反応で4つのプロトンが消費されます。
メイン反応内で発生する1つのサブチェーンはベリリウム7とリチウム7を生成しますが、これらは陽電子との衝突後に結合して2つのヘリウム4核を生成する遷移要素です。別のサブチェーンはベリリウム8を生成します。ベリリウム8は不安定で、自然に2つのヘリウム4原子核に分割されます。これらのサブプロセスは、総エネルギー生産の約15％を占めています。
ポストメインシーケンス–ゴールデンイヤー
人間のライフサイクルの黄金時代は、エネルギーが衰え始める時期であり、同じことが星にも当てはまります。低質量星の黄金期は、星がその中心部の水素燃料をすべて消費したときに発生し、この期間はポストメインシーケンスとしても知られています。コア内の核融合反応が停止し、外側のヘリウムシェルが崩壊し、崩壊するシェル内のポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換されるため、熱エネルギーが生成されます。
余分な熱により、シェル内の水素が再び融合し始めますが、今回は、反応はコア内でのみ発生した場合よりも多くの熱を生成します。
水素殻層の融合により星の縁が外側に押し出され、大気圏が膨張して冷却され、星が赤い巨星に変わります。これが約50億年後に太陽に起こると、地球までの距離の半分に拡大します。
膨張は、シェルで発生する水素核融合反応によってより多くのヘリウムが放出されるため、コアの温度上昇を伴います。高温になると、ヘリウムの核融合が始まり、ベリリウム、炭素、酸素が生成され、この反応（ヘリウムフラッシュと呼ばれる）が始まるとすぐに広がります。
シェル内のヘリウムが使い果たされた後、小さな星のコアは、作成されたより重い元素を融合するのに十分な熱を発生できず、コアを囲むシェルは再び崩壊します。この崩壊により、シェルでヘリウム核融合を開始するのに十分な量の熱が発生し、新しい反応により、星の半径が元の半径の100倍まで増加する新しい膨張期間が始まります。
太陽がこの段階に達すると、火星の軌道を超えて拡大します。
太陽サイズの星が膨張して惑星状星雲になる
子供向けの星のライフサイクルのストーリーには、惑星状星雲の説明を含める必要があります。これは、星雲は宇宙で最も顕著な現象の一部であるためです。惑星状星雲という用語は、惑星とは何の関係もないため、誤った呼び名です。
その現象は、神の目（らせん星雲）の劇的な画像と、インターネットに存在する他のそのような画像の原因となっています。自然界の惑星であるとはほど遠い、惑星状星雲は小さな星の崩壊のサインです。
星が2番目の赤い巨大相に膨張すると、コアは同時に崩壊して超高温の白色d星になります。これは、元の星の質量のほとんどが地球サイズの球体に詰め込まれた高密度の残骸です。白色d星は、膨張するシェル内のガスをイオン化する紫外線を放出し、劇的な色と形を作り出します。
残っているのは白いWhite星
惑星状星雲は長続きせず、約2万年で消滅します。しかし、惑星状星雲が散逸した後に残る白色white星は、非常に長持ちします。基本的には、縮退していると言われるほど密に詰め込まれた電子と混合した炭素と酸素の塊です。量子力学の法則によれば、それ以上圧縮することはできません。星は水よりも百万倍密度が高いです。
白色war星の内部では核融合反応は起こりませんが、放射されるエネルギーの量を制限する小さな表面積のために高温のままです。最終的には冷却されて不活性な黒い炭素の塊になり、電子が縮退しますが、これには100〜1,000億年かかります。宇宙はこれがまだ起こるほど古くありません。
質量はライフサイクルに影響します
太陽の大きさの星は、水素燃料を消費すると白いwar星になりますが、太陽の大きさの1.4倍の質量をもつ星は、別の運命を経験します。
チャンドラセカールの極限として知られるこの質量を持つ星は、重力の力が電子変性の外向きの抵抗を克服するのに十分であるため、崩壊し続けます。白色d星になる代わりに、中性子星になります。
チャンドラセカールの質量制限は、星がその質量の大部分を放射した後のコアに適用されるため、そして失われた質量がかなり大きいため、星は太陽になるために太陽の約8倍の質量を持たなければなりません中性子星。
赤いd星は、太陽質量の半分から4分の3の質量を持つ星です。彼らはすべての星の中で最もクールであり、そのコアに多くのヘリウムを蓄積しないでください。その結果、核燃料を使い果たしたとき、彼らは拡大して赤い巨人にならない。代わりに、惑星状星雲を生成することなく、白色contract星に直接収縮します。しかし、これらの星は非常にゆっくりと燃焼するため、そのうちの1つがこのプロセスを経るまでには、おそらく1000億年もかかるでしょう。
太陽質量が0.5未満の星は、褐色d星として知られています。彼らは本当に星を作っていない。なぜなら、彼らが形成されたとき、彼らは水素融合を開始するのに十分な質量を持っていなかったからだ。重力の圧縮力は、このような星が放射するのに十分なエネルギーを生成しますが、スペクトルの遠い赤端にほとんど知覚できない光があります。
燃料消費がないので、宇宙が続く限り、そのような星がそのままの状態にとどまることを妨げるものは何もありません。太陽系のすぐ近くにそれらの1つまたは多くが存在する可能性があり、それらが非常に薄暗く輝くため、彼らがそこにいることを決して知りません。