宇宙の科学（第9章） 1

宇宙の科学（第9章）
前回の問題の答え
太陽が属するHR図上のグループはどれ
？

科学技術理解Ⅲ（宇宙の科学）


第９章恒星の一生
分子雲





原始星
分子雲コア（分子雲で特に密度の高いとこ
ろ）が何かのきっかけにより重力崩壊し、
星が生まれる。


重力崩壊とは、自分自身の重力によって、ど
んどん収縮し、より密度が高い状態になって
いくこと。

重力崩壊 ⇒ 密度上昇 ⇒ 中心部では
温度・圧力が上昇し、収縮が止まる。
外側の収縮は止まらず、次々と中心部に
ガスが降り積もる。
降り積もるガスが開放する重力エネルギー
で中心部は輝き始める
⇒ 原始星の誕生




生まれたばかりの原始星は、まわりのガス
密度が高く、可視光では見えない。
その後、周囲の物質が吹き飛ばされて、星
が見えるようになる。
6
主系列星
電子
－
7

5
原始星から主系列星へ
原始星では、中心温度があまり高くないの
で、核反応は起きていない。
原始星は徐々に収縮し続ける。それにつ
れて中心温度が上昇する。
中心温度が１千万度を超えると、核反応が
始まる。
すると、星の収縮が止まり、安定して輝き
出す。これが主系列星の誕生。
3
原始星（つづき）
4

星間物質：星と星との間の空間に存在する
物質。水素を主成分とするガスと固体微粒子
（チリ）から成る。
星間雲：星間物質密度の高いところ。
分子雲：星間雲の中でも特に密度が高く、気
体分子が存在するところ。
2
重力崩壊

星は分子雲で生まれる。

主系列星
巨星
白色矮星
超巨星
中性子星
1



陽子
＋
＋
原子核
主系列星：中心部で水素の核融合反応
が起こっている星。

中性子


－
星は一生の大部分を主系列星として過ごす。
主系列星は安定状態である。
HR図上での主系列星の位置の違いは、質
量の違いを表している。

重い星ほど高温で、明るい。
原子の構造の概念図
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9
1
宇宙の科学（第9章）
進化の進んだ星（１）



進化の進んだ星（２）
水素が核反応を起こすとヘリウムができる。
⇒ その結果、星の中心部では水素が減り、
ヘリウムがたまっていく。
中心部の水素が無くなると、その周辺部の
水素が核反応を起こし始める。
すると、ヘリウムコアは収縮し、外層部は
膨張して、赤色巨星となる。



ヘリウムコアはさらに収縮を続け、中心温
度は上昇する。
中心温度が１億度以上になると、ヘリウム
が炭素・酸素に変換される核融合反応が
始まる。
ヘリウムが燃え尽きた後の進化は、星の
質量によって大きく違う。
10
大質量星の終末（１）



大質量星の終末（２）
太陽の数倍以上の質量の星の場合、温度
が十分に上がって、炭素の核融合が始ま
る。
十分に重い星では、ネオン、マグネシウム、
けい素、鉄と順番に核反応が進行する。
鉄は最も安定な元素なので、それ以上の
核融合は起きない。
中性子星





鉄のコアが収縮して、その温度が３０億度
を超えると、鉄の分解反応がはじまる。
鉄の分解反応によって、中心温度・圧力が
下がり、重力崩壊がおこる。
そして、外層部は爆発的に吹き飛ばされ、
超新星爆発がおこる。
超新星爆発で残されたコアは、中性子星
またはブラックホールとなる。


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

質量は太陽ぐらい、大きさは地球ぐらい。
密度は１立方cm当たり１トン程度。
電子の縮退圧で重力を支えている。
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

15
星の質量と寿命
重力崩壊のときのコアの質量がある限界
より大きいと、重力崩壊を止められるもの
はない。
⇒ 無限に収縮して、ブラックホールになる。
ブラックホールは事象の地平面を持つ。そ
の内側に入ると、光さえも外に出られない。

16

太陽の数倍以下の質量の小・中質量星の
場合、炭素・酸素コアが核反応をおこす温
度には達しない。
星の外層がはぎ取られ、惑星状星雲とな
る。
やがて星の芯（コア）がむき出しになり、白
色矮星となる。
白色矮星は徐々に冷えて、暗くなっていく。
白色矮星
ブラックホール
質量は太陽ぐらい、半径は10kmぐらい。
密度は１立方cm当たり10億トン程度。
全部が中性子。中性子の縮退圧または核
力で重力を支えている。
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
小・中質量星の終末
例えば、太陽と同質量のブラックホールの事
象の地平面の半径(シュワルツシルド半径)は
約3km。
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


星は一生の大部分を主系列で過ごす。
星の寿命は燃料である水素の量と、エ
ネルギーの消費率で決まる。
重い星ほど（より激しく輝くので）寿命は
短い。
質量(太陽質
量単位）
0.1
1
10
寿命(年）
3兆
100億
3000万
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宇宙の科学（第9章）
星の世代交代



星間物質 ⇒ 星の誕生 ⇒ 星の死 ⇒
ガスの放出、星間物質との混合 ⇒ 新世
代の星の誕生
星の中でできたヘリウム、炭素、酸素、・・・
などの元素は新たな星に取り込まれる。
我々の体を作っている物質も、もともとは
どこかの星で作られた！
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