太陽が膨張する前に水素を打ち込んだらどうなりますか

太陽の寿命が近づくと太陽は膨張して今の地球を飲み込むか飲み込まないかくらい膨張して、地球では生物が住める環境ではなくなると聞いています。

太陽は熱核融合反応によって水素がヘリウムに変換される事で燃え続けますが、その水素が減ってくると太陽が膨張しだすと聞いたことがあります。であれば、減ってきたらそれだけの水素を太陽に打ち込めば膨張はしないことになるんでしょうか？もちろんどれだけ水素が減っているとか、どれだけの水素を打ち込めばいいのか、それだけの水素が供給できるものとして考えれば、太陽を一定の大きさに保つということはできるんでしょうか？アホな質問とは理解していますが、興味があります。

No.3 ベストアンサー 回答者： Tacosan 回答日時： 2007/12/05 16:47

ど～でもいいことをまず指摘しておきますが, 太陽の (主系列星としての) 寿命がくるはるか以前に, 地球は生命の住めない星となる可能性が高いです. 太陽の光度 (= エネルギー放射率) は「ゆ～っくりと」増加してゆき, 10億年くらいすると「地球に液体の水が存在できない」状態になるとか. だから, それに応じて水素を減らす方が有意義?

あ, 太陽の光度が増加するにつれて, その大きさも「ゆ～～～っくりと」大きくなっていきます. 「寿命が尽きて突然大きくなる」わけではありません (増加率は突然大きくなるけど).
さて, 恒星が主系列星から (赤色) 巨星になるのは, 「水素が減るから」というよりはむしろ「ヘリウムコアが大きくなるから」というのが妥当なようです.
主系列の最初の段階では中心部は水素とヘリウムが混ざっていますが, ヘリウムの方が水素より重いのでだんだん中心にヘリウムだけがたまっていき, 「ヘリウムコア」を作るようになります.
中心部にヘリウムコアができるようになると, 水素燃焼はその周り (水素燃焼殻) で起きるようになります. ここの温度は, 主系列のときを通じてあまり変化しません. 一方, ヘリウムコアは (水素が燃える程度の温度では) 核融合反応を起こさずエネルギーを生み出さないため, 重力ポテンシャルによって収縮します. その結果, ヘリウムコアの圧力が高くなり水素燃焼殻との間で圧力勾配が大きくなります. この勾配が水素燃焼殻 (とさらにその外側) を膨張させる要因となっているようです.
ですから, 「水素を注入する」だけではダメ (#2 にもあるように, むしろ寿命を縮める方に作用する) で, 「中心部からヘリウムを抜き取る」ことが必要になります. もちろん, 一旦巨星になっちゃったら水素を注入しても無意味です.
なお, 太陽はその寿命全体で全質量の 1/10 くらいの水素を消費します.
あと, 恒星の光度 L は質量 M のだいたい 3～5乗に比例するため, 質量が 2倍になると寿命は太陽の 1/10, 10億年程度になります. 逆に質量が太陽の 1/2 だと寿命は太陽の 10倍の 1000億年のオーダーになります. 恒星として存在するための最低質量は太陽の 8～10% ほどで, これくらいになると寿命は 1兆年をはるかに越えることになります.

No.5 回答者： debukuro 回答日時： 2007/12/06 20:10

膨張するのは中心部に反応しない燃えカスが溜まって反応する場所が外側に写るのが原因です。

外側は外から押さえつける質量が小さいから膨張するのです。

No.4 回答者： moritan2 回答日時： 2007/12/06 17:30

太陽が赤色巨星になるのを妨げたいなら、水素を補充するのではなく太陽の中心部に蓄積しているヘリウムを取り除く必要があります。

赤色巨星になる原因は水素が減ったからではなく、ヘリウムが蓄積するのが原因です。最初から水素の少ない太陽より小さな恒星は太陽よりもっと長い寿命を主系列で過ごすことを考えれば納得できると思います。ヘリウムの割合が多いと核融合で同じエネルギーを生産してもヘリウムの方がより温度が上がるのでその結果核融合が起こりやすくなります。

No.2 回答者： NAZ0001 回答日時： 2007/12/05 13:17

水素を追加→恒星の質量の増加→燃焼速度の増加。

火に薪をくべることにしかなりません。

理屈で言うのなら、水素を追加すると同時に、ヘリウムを取り除かないといけないでしょうね。実際の作業と、移動させる質量を考えると。地球自体を他の若い恒星のところに移動させる方が楽でしょう。

No.1 回答者： N64 回答日時： 2007/12/05 06:34

あなた、ちょっと打ち込んでみてくれますか？

これは、素人の間違った空想ですが、太陽が、宇宙空間の水素ガスの濃度の高いところを通過すれば、水素を取り込んで成長するかも知れませんね。そうすれば、少しは寿命がのびるかもしれません。
しかしですよ、恒星の寿命は、太陽くらいの大きさのときが、一番寿命が長いのだそうです。約100億年だそうです。あと50億年くらいは残っているはずです。太陽よりうんと大きいと、逆に寿命が短くなるそうです。よく、新超星という星の最後の姿がありますが、大きすぎて、短命なのだそうです。