どうも！宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。
今回は「恒星の進化」について動画をお送りしていきます。
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目次
人間も確かに生まれた環境や天性の才能などは人生において非常に大きくかかわってきます。
しかし、努力次第でいくらでも人生を豊かにすることが可能です。素晴らしい仕組みですね。
ですが恒星は残念なことに、生まれた瞬間からその一生がほぼ完全に決まってしまっています！
外部からの影響などが大きくない限り、基本的に一生の最期まで一本道です。
Credit:ESA
そんな恒星の一生について今回はなるべくかみ砕いて分かりやすく解説していきたいと思います！
ガスが集まる所に原始星が生まれる
宇宙空間にはガスの密度が高い場所があります。
そんな場所では重力が高まりさらに周囲にあるガスを集め、さらに重力が高まりガスを集め…と繰り返されます。
そうしてガスが集まり続けると、原始星ができます。
その後もガスを集め原始星が重たくなっていくと、原始星の中心核がより高温・高圧の環境になっていきます。
そして中心核の温度や圧力がある一定の水準を超えると核融合という反応が起き、それによって得られたエネルギーを放って安定して輝き続ける恒星という天体が誕生します！
つまり恒星は質量が一定以上重くないとなれません。
中心で核融合が起こって恒星になるほど中心の温度・圧力が高まるためには、最低でも地球の約318倍重い木星の、さらに75倍程度の質量が必要であると考えられています。
つまりどんなに小さい恒星でも木星の75倍以上重いということです！
褐色矮星ってどんな天体？
木星より13－75倍の範囲の質量を持つガス天体は、ガス惑星でも恒星でもない中途半端な天体「褐色矮星」になります。
褐色矮星は中心核の温度と圧力がガス惑星よりは高いため、通常の水素より原子核内の中性子が1個多い重水素という水素だけ核融合を起こせますが、すぐに重水素が尽きるため短い期間しか核融合が続きません。
Credit:ESA
なので褐色矮星は生まれてすぐだけは核融合で輝きますが、それもすぐ終わり、残りはガス惑星と同じく核融合でエネルギーを供給しない天体として一生を終えていきます。
そして恒星は質量が一定以上大きくないとなれないという話でしたが、実は恒星としての一生をどう過ごすかという意味でも、質量によって生涯のほぼ全てが決まってしまいます。
赤色矮星の一生
恒星の中で最も質量が小さく、見た目も表面温度が低く赤く小柄な恒星は、赤色矮星というタイプに分類されます。
この赤色矮星は中心部がそこまで高温・高圧ではなく核融合も緩やかに起こるので、放出するエネルギーも小さくひっそりと長生きします。
赤色矮星の寿命はなんと数兆～十数兆年と言われています！！宇宙の年齢より長い…
そして赤色矮星は最終的に核融合を起こせる物質を失うと、これ以上核融合が起きなくなった恒星の核の物質から成る白色矮星という天体へと進化します。
白色矮星は元々恒星の核なので最初は表面温度も高温で青白く輝くために名前に白色と入っていますが、核融合でのエネルギーの供給が止まっているので徐々に冷えていき、最終的には光を放たない黒色矮星となります。
太陽質量程度の恒星の一生
そして赤色矮星より質量が大きくなると、更に別の一生をたどることになります。
例えば太陽なんかもこの部類ですね！
太陽は木星の1000倍も質量が大きいので、赤色矮星と比べるとかなり重い恒星ということになります。
この程度の質量を持つ恒星は表面温度が4000－6000℃ほどあり、色も黄色に近い色で輝いて見えます。
寿命は億年単位で、太陽も120億年程度と考えられています。
太陽のような恒星はその一生が終わりに近づくにつれて膨張していき、巨大で低温な赤色巨星になると考えられています。
ちなみに太陽は最終的に今の200－250倍の直径にまで膨張し、最悪地球すら飲み込む可能性もあるそうです！
赤色巨星は膨張はするものの質量が増えることはないので、その表面の重力はどんどん弱まっていきます。
するとガスが表面にとどまらなくなり、勢いよく大量に放出してしまうことになります。
Credit:The Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA)
このように赤色巨星の表面から大量のガスが周囲に放出されることで、惑星状星雲と呼ばれるタイプの星雲が形成されると考えられています。
画像はM57という有名な惑星状星雲ですが、とても美しいですね！
惑星状星雲を形成した後は赤色矮星同様、最終的に核融合の燃料を失い、これ以上核融合が起きなくなった恒星の核の物質から成る白色矮星へと進化します。
赤色矮星が残した白色矮星よりも高質量で小さいため、より密度が高くなっています。
例えばシリウスBという白色矮星はこのタイプですが、大きさは地球より一回り小さい程度ですが質量が地球の30万倍ほどあります！
大質量星の一生
さらに質量が大きい恒星は中心核が超高温・高圧になるため核融合が激しく起こり、これまでの恒星と比べるとサイズも大きくなります。
表面温度も7000℃以上、本当に高いものだと数万℃という途方もない高温になり、青白く輝いて見えます！
そしてこういった大質量星も徐々に膨張し温度が下がり、赤色巨星を超える大きさを誇る赤色超巨星へと進化します。
例えば有名なベテルギウスも赤色超巨星で、その直径は太陽の1000倍にもなります！
そして大質量星の中心核では核融合反応がどんどん進み、最終的に鉄が生成されると、超新星爆発という大爆発を起こして星ごと吹き飛んでしまいます！
この超新星爆発は宇宙最大のエネルギーを持つ現象と呼ばれるほどすさまじく、なんとたった数日間で太陽が一生かけて放つエネルギーと同等のエネルギーを放出するそうです。恐るべき現象ですね！
そして爆発の瞬間恒星の核は物凄い勢いで圧縮され、白色矮星をも遥かに超える密度を誇る中性子星や、さらに質量が重い恒星の場合中性子星すらも圧縮され最終的にブラックホールを残すと考えられています。
具体的には太陽の8－30倍程度の質量を持っていると中性子星が残り、30－100倍程度の質量だとブラックホールが残ると考えられています。
そして太陽の100倍以上の質量を持つ超大質量星の場合、最期に対不安定型超新星という別のタイプの爆発を起こし、中心には中性子星もブラックホールも残さないそうです！
いかがでしたか？
Credit:ESA
恒星は、質量によって一生が決まってしまうという残酷な運命の元、輝いていたんですね。
様々なタイプの恒星が存在しますが、それぞれどのように出来ているのか、少しでもイメージ頂けましたら幸いです！
結論：恒星と違い人間なら運命は自分の手で変えられる！？
情報参照元→https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2018/03/Stellar_evolution
