2009-09-02

恒星の一生と地球にある鉄や金との関係

現在地球にある、金やウランは超新星の大爆発によって宇宙に放出された原子が集まってできた。

星は星雲中の水素が収縮することによって作られる。

太陽の8倍に満たない一般的な質量の恒星は、赤色巨星となったあと、外層が周囲に吹き飛び、惑星状星雲を形成する。中心部は収縮し白色矮星となる。
太陽の8倍以上の質量の恒星は、その最期には大爆発を起こします。これが超新星爆発と呼ばれる現象で、その明るさは銀河1つ分に匹敵するくらいになる。

原子はは周期表の順番に従って変化する。恒星が最初に輝く核融合反応つまり水素(H)からヘリウム(He)への変化は、最もエネルギーを必要としない。周期表で後にある物質、例えば金などの元素を生むためには、とてつもないエネルギーが必要であり、太陽では作れない。そればかりか、水素からヘリウムへ変化させるのに必要なエネルギーの数万分の1程度しか現在の人類では作れない。核融合発電が可能になりなは、早くても50年かかると言われている。

星は中心部で水素(H)がヘリウム(He)に変化するとき、ガンマ線として放出されたエネルギーで電子や陽子と相互作用をして太陽内部を加熱する。この熱エネルギーによるガスの熱運動が自己重力による収縮に拮抗し、太陽の形が保たれる。

質量が太陽の8倍未満の恒星の場合、中心部ではさらに核融合反応がが進み、ヘリウム(He)、リチウム(Li)、ベリリウム(Be)、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)の7種類の原子が出来る。この星は最後には「惑星状星雲」や「白色矮星」になる。

質量が8倍以上12倍未満の星では、中心部ではさらに物質の変化が進み、マグネシウム(Mg)までの原子を生み出すことができる。この星は「超新星爆発」という、大爆発を起こし、全体が吹き飛んでしまう。

質量が12倍以上30倍未満ある星の中心ではさらに変化が進み、ケイ素(Si)までの物質を作ることが可能である。この星は超新星爆発を起こし、中心部には「中性子星」を残す。

質量が太陽の30倍以上の星の中心部では鉄(Fe)までが作られる。地球にある鉄はこのように作られた。この星も超新星爆発を起こし、、中心部には「ブラックホール」を残す。
鉄以上の原子つまり金やウランなどは通常の核融合でなく、超新星爆発の巨大なエネルギーで一気に作られると考えられる。または、中性子星同士の衝突や、ブラックホールの崩壊のエネルギーで作られると考えられる。