星の内部に行って、その仕組みを確認する

太陽に最も近い星であるプロキシマ ケンタウリは赤い円でマークされ、明るい星アルファ ケンタウリ A と B の近くにあります。提供: Skatebiker/Wikimedia Commons

星は、おそらく私たちの最も古い祖先が外に出て夜空を見上げた瞬間から、常に人々の興味をそそってきました.私たちは今でも、できる限り夜に出かけ、見上げて、それらのきらめく物体について疑問に思います。科学的には、星 (およびその銀河) の研究である天文学の基礎となっています。スターは、冒険物語の背景として、サイエンス フィクションの映画やテレビ番組、ビデオ ゲームで重要な役割を果たします。では、夜空を横切ってパターンに配置されているように見えるこれらのきらめく光の点は何ですか?

星は空に浮かぶ単なる物体ではありません。それらは、初期の星から現在の星まで、宇宙の仕組みについて教えてくれます。人々は長い間、このような星図を使って夜空を移動してきました。星は、船員やスターゲイザーにとっても有用なナビゲーションの補助手段です。 キャロリン・コリンズ・ピーターセン

銀河の星

地球から私たちに見える星は何千もあります。特に、非常に暗い空の表示エリアで観察を行う場合)。しかし、天の川だけでも数億個あり、地球上でそのすべてが見えるわけではありません。天の川はこれらすべての星の本拠地であるだけでなく、生まれたばかりの星がガスと塵の雲の中で孵化している「恒星の苗床」を含んでいます。

太陽を除いて、すべての星は非常に遠くにあります。残りは太陽系の外にあります。 私たちに最も近いのはプロキシマ・ケンタウリと呼ばれています 、そしてそれは4.2にあります光年あちらへ。

プロキシマ ケンタウリのハッブル宇宙望遠鏡のビュー。 NASA/ESA/STScI

しばらく観察した多くのスターゲイザーは、いくつかの星が他の星よりも明るいことに気づき始めます。淡い色に見えるものも多いようです。青く見えるものもあれば、白く見えるものもあれば、かすかな黄色や赤みを帯びた色合いのものもあります。沢山あります さまざまな種類の星 宇宙で。

はくちょう座の鼻にある二重星アルビレオを構成する 2 つのわずかに異なる色の星に注目してください。双眼鏡や小さな望遠鏡で簡単に見ることができます。 礼儀 N.B.、ウィキメディア コモンズ経由、帰属 - 継承 4.0 ライセンス。

太陽は星です

私たちは太陽という星の光を浴びています。太陽に比べて非常に小さく、通常は岩石 (地球や火星など) または冷たいガス (木星や土星など) でできている惑星とは異なります。太陽がどのように機能するかを理解することで、天文学者はすべての星がどのように機能するかについてより深い洞察を得ることができます。逆に、彼らが生涯を通じて他の多くの星を研究すれば、私たち自身の星の未来も解明することが可能です.

太陽とその外面と大気の層状構造は、天文学者に他の星がどのように構造化されているかについての洞察を与えます。 NASA

スターのしくみ

宇宙の他のすべての星と同様に、太陽は、自身の重力によって一緒に保持された、熱く輝くガスの巨大で明るい球体です。それは約 4000 億の他の星と共に、天の川銀河に住んでいます。それらはすべて同じ基本原理で機能します。コア内の原子を融合させて熱と光を生成します。それがスターの仕組みです。

太陽の内部の断面図。ほとんどの星には、核融合が起こるコアを含む、同様のタイプのゾーンがあります。 NASA/MSFC

太陽の場合、これは水素の原子が高温高圧下で衝突することを意味します。結果はヘリウム原子です。その融合の過程で熱と光が放出されます。このプロセスは「星の元素合成」と呼ばれ、水素やヘリウムより重い宇宙の多くの元素の源です。そのため、将来の宇宙は、太陽のような星から炭素などの元素を取得し、年を重ねるにつれて生成されます。金や鉄などの非常に「重い」元素は、中性子星の壊滅的な衝突でさえ、死んだときに、より重い星で作られます。

星はどのようにしてこの「星の元素合成」を行い、その過程で自分自身を吹き飛ばさないのでしょうか?答え：静水圧平衡。これは、星の質量の重力 (ガスを内側に引き寄せる) が、熱と光の外向きの圧力によってバランスが取れていることを意味します。 放射線 圧力 - コアで起こる核融合によって作成されます。

この核融合は自然なプロセスであり、星の重力のバランスをとるのに十分な核融合反応を開始するには、膨大な量のエネルギーが必要です。星の核が水素の核融合を開始するには、約 1000 万ケルビンを超える温度に達する必要があります。たとえば、太陽の中心温度は約 1500 万ケルビンです。

水素を消費してヘリウムを生成する星は、水素融合天体である限り「主系列」星と呼ばれます。燃料が使い果たされると、外向きの放射圧が重力と釣り合うのに十分でなくなるため、コアは収縮します。中心部の温度が上昇し (圧縮されているため)、ヘリウム原子の融合を開始するのに十分な「活力」が与えられ、炭素に形成され始めます。その時点で、星は赤色巨星になります。その後、燃料とエネルギーがなくなると、星は収縮して白色矮星になります。

星が死ぬまで

星の進化の次の段階はその質量に依存します。 どのように終わるか .私たちの太陽のような低質量の星は、より大きな質量の星とは異なる運命をたどります。外層を吹き飛ばし、真ん中に白色矮星を持つ惑星状星雲を作ります。天文学者は、このプロセスを経た他の多くの星を研究してきました。これにより、太陽が今から数十億年後にどのようにその寿命を終えるかについて、より深い洞察が得られます。

私たちの太陽は、惑星状星雲 NGC 678 のような姿でその生涯を終えることができるでしょうか?天文学者は、そうなる可能性が高いと考えています。 これは

しかし、大質量星は多くの点で太陽とは異なります。彼らは短命で、華麗な遺骨を残します。それらが超新星として爆発するとき、それらはそれらの要素を宇宙に吹き飛ばします。超新星の最も良い例は、おうし座のカニ星雲です。元の星の核は取り残され、残りの物質は宇宙に吹き飛ばされます。最終的に、コアは圧縮されて中性子星またはブラックホールになる可能性があります。

かに星雲の超新星残骸のハッブル宇宙望遠鏡のビュー。 NASA/ESA/STScI

星は私たちと宇宙をつなぐ

星は、宇宙の何十億もの銀河に存在します。それらは宇宙の進化の重要な部分です。それらは 130 億年以上前に形成された最初の天体であり、初期の銀河を構成していました。彼らが死んだとき、彼らは原始宇宙を変えました。これは、星が死ぬと、コアで形成されたすべての要素が宇宙に返されるためです。そして、それらの要素が最終的に結合して、新しい星、惑星、さらには生命を形成します!そのため、天文学者は私たちが「星のもの」でできているとよく言います。

によって編集キャロリン・コリンズ・ピーターセン.