はじめまして。

地学センター試験2002年の追試の問題で、
散光星雲の分子雲(具体的には、オリオン星雲の分子雲)は主に○○で出来ている
との問題がありました。

解答は水素でした。


ここで疑問です。
散光星雲は新しい星雲。つまり、古い恒星が爆発などして、周りに重い元素が散らばってそれが集まって出来た種族Iの星によるものですよね?
つまり、そこにある分子雲も重い元素になるとおもうのですが、どうして軽い元素となるのでしょうか?

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A 回答 (3件)

こんばんは、 はじめまして



宇宙は最初、水素とヘリウムができたというのはご存じだと思います。
そして、それ以上の重さの元素が星の中でできたというのもご存じの通りです。

ところが星は核融合で重い元素をつくっているといっても、星の全ての質量が重い原子になるわけではありません。核融合をするためには、原子が猛烈なスピードで動いていること、おのおのの原子がきわめて近い場所にあることが必須条件です。すなわちべらぼうな高温・高圧が必要なのです。

ですから身近に核融合をしているという太陽でも、実際に核融合しているのは中心部分のわずかな範囲であり、圧倒的に水素の占める率が高いのです。これは超新星を形成するような巨大な星であっても同じです。ヘリウムが水素より多い星、重い元素が水素より多い星などというのはありえません。

星は最後には表層を四散させたり、超新星のように爆発して多くの元素を宇宙にまき散らしますが、そのまき散らした材料も実際には水素がほとんどなんです。ただ重い元素が最初は全くなかったのが世代を繰り返す中で相対的に増えていると言うだけのことです。
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超新星爆発によって重い原子核の大部分はすさまじい爆発のエネルギーによって原子核が崩壊して大量の軽い原子核になり、その過程でばらばらの陽子と中性子が大量に発生すると思われます。



中性子はβ崩壊により陽子、電子、反電子ニュートリノになります。
このように莫大な1個の陽子が発生し、同時に陽子の数だけの電子も存在するのでその1個の陽子と1個の電子が再結合して莫大な水素が生成されるのだと思います。
よって水素の組成が宇宙で一番多くなるのだと思います。
その水素が重力によって次第に集まって水素が主成分の星ができ、核融合を起こし若い青白い恒星に成長するのだと思います。
この輪廻を延々と繰り返しているのがこの大宇宙です。
だから宇宙物質の中で一番多い元素は、水素です。

参考になれば幸いです。
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#1 に補足すると, 恒星の核融合反応に使われる水素は恒星全体の質量の 10 % 程度です.



太陽もその大部分は水素だしね.
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 オリオン座の大星雲が小望遠鏡では見られないのは倍率の問題ではないことに関連することをもうひとつ申し上げます。
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 オリオン座の大星雲の見かけの大きさ(実際の大きさではなく見た目の大きさ)は角度にして約60×60分なのだそうです。
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>そこにあるのに見えていないということでしょうか?

 はい、そういうことになろうかと思います。

 オリオン座の大星雲が小望遠鏡では見られないのは倍率の問題ではないことに関連することをもうひとつ申し上げます。
 それはオリオン座の大星雲は思いもよらないほど大きな(大きく見えている)星雲であるということです。
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