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恒星内元素合成 stellar nucleosynthesis
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F%E5%86%85%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%90%88%E6%88%90
水素よりも重い元素が恒星によって生成される核反応の総称的な用語である。
ただし、超新星爆発の時に行われる元素の生成については、超新星元素合成と呼ばれ区別される。
恒星内元素合成は、たいてい恒星の中心部で起こる。
核融合によって水素からヘリウムが生成されると、重力によって重いヘリウムは星の中心へと向かい恒星の芯になる。
これに対し水素は外殻部で核融合を続ける。必然的に恒星の芯はヘリウムばかりになり、重力の提供源になるが、核融合の主役である水素は徐々に減っていく。
水素の大部分が使い尽くされた時点で、恒星は核融合の継続が難しくなる。この時、恒星が十分な質量を持たない場合は、圧力や温度が上がらず、ここで核融合を終え、元素の合成も終わる。
これに対し、恒星が十分な質量を持っていると、さらに元素合成反応が進む。
ベリリウム8が崩壊する前にさらにヘリウム4が融合されることによって炭素12が合成される
炭素12は安定同位体であるため、恒星はヘリウムを炭素12に向けて合成する。
この時恒星に太陽の8倍以上の十分な質量があると、さらに炭素12とヘリウム4の合成によって酸素16が生成される。
さらに恒星の質量が重い場合酸素16同士の合成でケイ素28とヘリウム4が発生する。
これ以降も恒星は燃焼を続け、発生した元素が恒星の中心に沈殿し、恒星の中心に沈んで芯になった元素の重力による圧縮とそれによる高温高圧での核融合を続けながら恒星は燃え続ける。しかしながら、もし核融合に必要な高温高圧が供給できなくなると、その時点で核融合は止まり、恒星としての元素合成は終了する。
ところで、珪素と鉄は全ての元素の中でも原子核が非常に安定していることで知られている。
基本的に核融合は、不安定な原子核が融合することによって、より安定な原子核が作られるために反応が進むのである。
したがって、珪素と鉄に変換し終えると恒星はそれ以上核融合を続けることができなくなる。結局、いくら大質量の恒星であっても、ここで熱核融合による元素合成は終了する。
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