はじめに私は天文関係は好きなのですが、文系出身で知識不足であることをお断りします。
超新星爆発の仕組みについてお伺いします。
太陽の数倍もの質量を持つ恒星の場合、星の一生の最終場面で、超新星爆発が発生することは良く目にします。
恒星中心部の核融合が止まり、原子核内の反発力を超えて、自らの質量に耐え切れず突然収縮してしまうところまでは分かります。その結果として、中性子星やブラックホールが作られるのも科学雑誌等で目にすることが出来ます。
しかし、「つぶれる芯から出るエネルギーの流れは、宇宙空間に星を破壊して吹き飛ばしてしまいます。」等の記述が理解できません。
単純に収縮時に発生する衝撃が収縮の重力よりも勝っている為に爆発を起こすのでしょうか?それとも、収縮結果として生成される中性子星等で余る物質が放出されるという意味なのでしょうか?
原子核を押しつぶす程の重力が発生しているのなら、なぜそれにつられて星全体が収縮してしまわないのかが分かりません。
どなたか解説して下さるか、関連HPを紹介していただければ幸いです。
宜しくお願いします。

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A 回答 (2件)

収縮が進んでくると、核の部分ではこれ以上収縮できない、いわゆる「限界」が


訪れます。それでもなお収縮しようとして落ち込んできた物質は、その「限界」が
起こっているところで跳ね返ります。

収縮により落ち込んでくる物質の速度は光速の70%ほどに達すると言われ、ただ
でさえ大きなエネルギーを持っていますが、これと跳ね返った物質が衝突するわけ
です。これにより大きな核反応が起こります。(このときのエネルギーは1つの銀
河に匹敵すると言われています。)
これが重力の押さえ込もうとする力をうち破って巨大な核爆発を起こすわけです。
重力の大きさゆえに爆発エネルギーを溜め込んで一気に爆発する、という感じ
です。

太陽のような軽い部類に入る恒星では収縮を始めようとするもののすぐに内部で
軽めの反応が始まるため膨張してしまいます。
またもっと重い恒星だった場合はあまりの重力の強さで核反応による膨張エネル
ギーすらも押さえ込まれてしまうために爆発しないのです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
すばやい回答にもかかわらず、お礼が遅くなりまして申し訳ありません。
またわからないことがありましたら、よろしくお願いします。

お礼日時:2001/06/22 00:59

すみません。

追加です。
星の一生について詳しいページを見つけましたのでご覧下さい。

参考URL:http://member.nifty.ne.jp/science/hosiren/osaka/ …
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Q超新星爆発の原理について

超新星爆発の原理について疑問に思ったことがあったので、質問させていただきます。


超新星爆発というのは大きな質量を持った恒星が、核融合反応をしていく中で周りが膨張し、内部と外部のバランスが取れなくなった結果爆発する、というものが大体の調べた中での情報でした。


しかし、どうも「バランスが崩れた結果爆発する」という原理がわかりませんでした。


高校時代に地学を履修していたのですが、その時の記憶ではなんらかのことが起きた後に、中心に周りの物質をものすごい勢いで吸い寄せられ、その物質が勢いが強すぎるがゆえに跳ね返ってしまう、というのが超新星爆発の説明だったような気がしましたが、そのあたりをはっきりさせたいです。


超新星爆発の「爆発」の部分に焦点あてて回答していただければ大変ありがたく思います。


拙い文章ですが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

説明は,ややこしいですから,以下のサイトをご覧下さい.

恒星進化論--超新星
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F%E9%80%B2%E5%8C%96%E8%AB%96#.E8.B6.85.E6.96.B0.E6.98.9F

Q中性子星 ブラックホール 超新星爆発

いつもお世話になります。

数ヶ月前ですが、NHK教育の番組で、太陽の1.4~3倍の質量の恒星は、中性子星になり、それ以上重たい恒星はブラックホールになる、と言ってました。

私の昔の記憶では、3~8倍が「中性子星」で、それ以上が「ブラックホール」だったような気がしたのですが、NHKの、しかも科学番組で言っていたので、私の記憶違いは明らかです。

そこでインターネットで「超新星爆発」について調べてみました。

しかし、明確な記述が無かったり、あいまいな記述しか私の探した範囲では見つからず、分からなくなってしまったのですが、「超新星爆発」は我々の太陽の質量の何倍から起こるのでしょうか?

私は単純にブラックホールになる恒星は、イコール「超新星爆発」をする、と思っていたのですが、インターネットの記述を見ていると、どうもそうでもないような気がしてきました。

また、合わせて教えて頂きたいのですが、我々の太陽は、赤色巨星から白色矮星へと、その最期をたどるのは知っているのですが、「中性子星」になるような恒星は、どのような最期を迎えるのでしょうか?

詳しい方がおられましたら、お教えください。

いつもお世話になります。

数ヶ月前ですが、NHK教育の番組で、太陽の1.4~3倍の質量の恒星は、中性子星になり、それ以上重たい恒星はブラックホールになる、と言ってました。

私の昔の記憶では、3~8倍が「中性子星」で、それ以上が「ブラックホール」だったような気がしたのですが、NHKの、しかも科学番組で言っていたので、私の記憶違いは明らかです。

そこでインターネットで「超新星爆発」について調べてみました。

しかし、明確な記述が無かったり、あいまいな記述しか私の探した範囲では見つからず、分...続きを読む

Aベストアンサー

> 私の昔の記憶では、3~8倍が「中性子星」で、それ以上が「ブラックホール」だったような気がしたのですが、NHKの、しかも科学番組で言っていたので、私の記憶違いは明らかです。

ご記憶で合ってるんじゃないでしょうか。
Wikipediaによると、ブラックホール化する恒星は、太陽質量の10倍、ってなってますから、誤差含みで3~8倍は中性子星でしょう。
但し、中性子星として存在できる限界となると少し話が違います。
中性子星として存在できる質量にはトルマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ限界と呼ばれる上限値があって、それを超えるとブラックホールにまで崩壊してしまいます。
その上限値は、太陽質量の1.5倍から2.5倍の範囲と算定されているので、NHKの説明は、こっちのことである可能性もあります。

中性子星になる場合、原子における電子の縮退圧で支えられ白色矮星として存在できる質量(チャンドラセカール限界)を超え、電子捕獲により陽子が中性子になって原子が崩壊し、中性子で成る核へと相転位する際の爆縮がトリガとなり、超新星爆発が引き起こされるため、それが発生するのは、太陽質量の3倍以上の場合だと思います。
但し、白色矮星が周囲の物質を取り込んで、チャンドラセカール限界を超えて中性子星まで崩壊するときは、恒星が一気に中性子星にまで崩壊する時とは、違った爆発をするような気がします。(>未確認)
最近は中性子星とブラックホールの間に、クオーク星の状態が有り得るという説もありますね。

> 「中性子星」になるような恒星は、どのような最期を迎えるのでしょうか?

 一般的な回答で、曖昧な内容になりますが、ご了承下さい。
-----
 恒星は、水素の核融合炉であり、水素を燃料にヘリウムを生成する核融合エネルギーによる放射により、それ自身の重力と均衡して星の半径を保っている。
 また、星の核は、電子の縮退圧という物理的な力により支えられている。
 そして、星の中心にはヘリウムが溜まり始め、そのヘリウムはさらに核融合を起こし、炭素、酸素、マグネシウム、ネオンなどの重い元素が層を成して溜まっていき、それぞれの元素の球面で核融合反応が激しく進むようになり、放射が強まることで星の直系は大きくなり、赤色超巨星となる。
 そして、星の中心核の質量がチャンドラセカール限界を超えたとき、炭素の核融合が暴走するとともに、原子核に電子が捕獲され陽子が中性子へと変換されることで、電子の縮退圧を一気に失って星の核は重力崩壊を起こす。
その爆縮の反動は激しい衝撃波となって星を構成していた周辺のガスをすさまじい熱と力で圧縮し、ガスは核融合反応を起こして猛烈な爆発を起こして吹き飛ぶため、これが超新星爆発となる。
 この時、鉄より重い金属などの原子も作られる(より重い星の爆発により、より重い元素が作られる)。
 そして重力崩壊した星の核は、地球直系程度の中性子の塊となり、それ自身は中性子の縮退圧によって直系を保ち、中性星となる。
 また、元々の中心角が持っていた自転の角運動量は保存されるため、星の直系が極限に小さくなることで、猛烈な速さの自転速度を持つ。
 生まれたばかりの中性子星は、数千分の一秒に一回という超高速で自転するものもある。
 そして、地球と同じように、自転軸の他に磁気軸持ち、磁気軸の両端方向にX線、紫外線、可視光線などを放射しているため、その磁気軸の鉛直上に地球があると、その自転周期と同期したパルス状の信号として捕らえられる。
 このような中性子星は「パルサー」とも呼ばれる。
 そのパルス周期は当然ながら非常に正確で、ごく僅かずつ遅くなっていっているだけであるため、その正体が中性子星であると証明されるまでは、地球外知性の証拠ではないかと、取り沙汰されたこともある。
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長くなってすいませんでした。

> 私の昔の記憶では、3~8倍が「中性子星」で、それ以上が「ブラックホール」だったような気がしたのですが、NHKの、しかも科学番組で言っていたので、私の記憶違いは明らかです。

ご記憶で合ってるんじゃないでしょうか。
Wikipediaによると、ブラックホール化する恒星は、太陽質量の10倍、ってなってますから、誤差含みで3~8倍は中性子星でしょう。
但し、中性子星として存在できる限界となると少し話が違います。
中性子星として存在できる質量にはトルマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ限界と呼ばれる...続きを読む

Q鉄より重い元素はどうやってできるのですか?

こんにちは。
恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。
しかし地球には鉄より重い元素がたくさんあります。
ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。

正確には、「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということです。

質問の主旨は↓でよろしいでしょうか
>ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?

回答:質量の大きい恒星が超新星爆発を起す時の圧力による核融合によって作られます。
(超新星爆発は、質量の大きい恒星(太陽の10倍以上)でなければ起りません。)

以下は、重い原子ができる過程です
恒星内では、水素が核融合する事により、エネルギーとヘリウムが作られています。
恒星は、この核融合のエネルギーが外部(表面)に向かう圧力となっています。
これが、中心核の引力によって引き込まれる物質を止めています。

その恒星内で水素が不足してくると、ヘリウムも核融合し始めます。
そうなると、それから生まれた元素も更に核融合をしていきます。
この結果、多くの元素が生まれます。

しかし、鉄は安定性が高く核融合を起しにくいので、恒星内部の圧力では鉄までしか作れません。
そうなると、核融合が行われずエネルギーが生まれなくなります。
その後、中心核の温度が上がり、鉄がヘリウムに分解されます。(光崩壊)
これは吸熱反応なので、エネルギーが生まれません。
その結果、【重力崩壊】がおこり、超新星爆発がおこります。

この超新星爆発の圧力による核融合で、鉄より重い元素が生まれます。


【重力崩壊】
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%B4%A9%E5%A3%8A

>恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。

正確には、「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということです。

質問の主旨は↓でよろしいでしょうか
>ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?

回答:質量の大きい恒星が超新星爆発を起す時の圧力による核融合によって作られます。
(超新星爆発は、質量の大きい恒星(太陽の10倍以上)でなければ起りません。)

以下は、重い原子...続きを読む


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