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地学の問題です。

ある恒星のスペクトルを調べたところ、その恒星には Mg、Ca、N 等の、原子番号の大きな 微量成分が太陽より豊富に含まれていることが判明した。このことからこの恒星は太陽より 先に生まれたか、後に生まれたか、どちらと考えるのが妥当か、理由付きで答えよという問題なのですがよくわかりません教えてくださいお願いします。

gooドクター

A 回答 (2件)

恒星は内部でヘリウムよりも重たい元素(天文学的な重元素)を作り出しますが、基本的にはそれらの物質は中心部に集まっていて、表面にでてくることは非常にまれです。

具体的にどの程度でてくるのかははっきりしません。恒星内部で作られた重元素がどれくらいの割合になるかはっきりいえません。
 窒素のような元素(これよりも重たい元素)は太陽程度の質量の恒星では生成されません。かなり質量の大きな恒星の内部でないと作られません。そういう恒星は、太陽に比べて非常に寿命が短かいのが特徴です。数千万年とか1億年とかの寿命になりますから、46億年前の太陽に比べるとはるかに新しい(若い)恒星と言えるでしょう。遠くにあるものはわかりませんが、恒星としてわかる銀河系内部のものなら、内部で作られた重元素が表面にでてきて観測されるとしたら非常に新しいと言えます。

 それよりも、ポイントとなる考えは以下のものです。
 恒星内部に含まれる重元素は、超新星の爆発によって宇宙空間にばらまかれていって、新しい時代ほど宇宙空間にある重元素の濃度が大きくなっています。その典型例が、恒星の種族1と種族2(1,2はローマ数字)の区分に現れています。宇宙初期の恒星は重元素に乏しく、最近できた恒星は重元素に富んでいます。このことは未来永劫続くでしょう。
 このことを考えに入れると問題の答えは自明だと思います。
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太陽系の太陽は、今盛んに水素原子(原子番号1)からヘリウム原子(原子番号2)を核融合によって作り出しています。


その過程で、水素やヘリウムから、より重い原子を少量ずつ作りつつあります。きわめて微量ですが。

ということで、「Mg、Ca、N 等の、原子番号の大きな 微量成分が太陽より豊富に含まれている」ということは、その恒星は「太陽系の太陽」よりも「先輩」で「年齢を重ねている」ということです。

ということで、この恒星は太陽より「先に生まれた」と考えるのが妥当でしょう。

ちなみに、宇宙全体の「元素」の存在比率は下記のようになっているようです。グラフは、縦軸が「対数目盛」であることに注意。
宇宙に存在する原子数の 99.87%が「水素とヘリウム」だそうです。

http://natsci.kyokyo-u.ac.jp/~mukai/classes/envi …
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