中井健二の星のホームページ掲示板

288：中井　健二：2010/02/10(水) 23:32:34: ヘリウムフラッシュ
みなさん、こんばんは。
難解な話題ですが、すみません。

太陽程度の質量の星から太陽質量の数倍程度の星に限りますが、意外な事態が起きます。

水素を燃やしてヘリウムに換える作業を主系列星ではやっています。
やがて水素よりも重たいヘリウムは中心部に沈んでコア（芯）を形成します。
すると、燃焼していないコアが出来た事で対流が始まり、星は膨張を始めます。
この段階が準巨星です。プロキオンがいい例です。
プロキオンは主系列星を脱して準巨星の段階に足を踏み入れています。
なので、シリウスよりも質量が小さいのにシリウスよりも直径が大きいです。
それで主系列星時代よりも表面温度も下がってスペクトル型は F です。

こうして巨星の段階に足を踏み入れると後は膨張するのみです。
そして、ヘリウムのコアもどんどんと成長して大きくなります。
星とは不思議なもので、次の段階に行こうと必死になります。
ヘリウムを燃やして炭素に変換しようとする作業に移ります。
これが大質量の星では簡単にヘリウムを燃やす段階に移行します。
星の質量が大きいとコアを圧縮しなくとも重力でコアを高温に出来ますので。
しかし、太陽質量の数倍程度ではコアの思ったほどには温度は高くなりません。
コアはヘリウムを燃やそうと必死になってコアを圧縮します。
縮退状態になるまで続きます。
星自体は大きく膨らんだ赤色巨星になっています。
そして待望のヘリウムに火がつく1億度Cに一瞬でも達したら・・・
縮退した状態で核融合が起きるので、暴走します。
が、核融合が暴走してコアの温度がさらに上昇しても縮退はなかなか解けません。
そしてさらにヘリウムの核融合の暴走が続きます。
やがて・・・縮退が解けます。ヘリウムの燃焼層は大きく広がり穏やかに燃えます。
すると、今まであった燃焼殻（対流によって生じる）がコアが燃えたので必要がなくなり
消失して星はコンパクトになります。主系列星時代の数倍程度にまでやがて小さくなります。
それでも中心部は高温になっているので、表面温度は高くなります。
こうして見かけ上は主系列星に近づきます。青くてコンパクトな星に徐々に移行します。
これが「水平分岐」と呼ばれる星星です。
これも長く続きません。
やがて中心部には炭素のコアが出来ます。
すると燃焼していないコアの外側は殻が出来て対流で大きく膨らみます。
1回目の赤色巨星の時よりも最終的には大きく膨らみます。
太陽でいえば、1回目は直径が160倍に2回目は直径が250倍に膨らむ予定です。

が、大きく膨らみ過ぎて表面張力は弱く重力も弱いので、外層部からはどんどんと
ガスが流出していきます。
そして、直径が少し小さく表面温度が少し高温の AGB星と呼ばれる状態になります。
漸枝巨星分岐と日本語では呼びます。
さらに質量放出が続き、直系はさらに小さく表面温度が高い Post AGB Star と呼ばれる状態に
なりますでやんす。
この時のスペクトル型は・・・例えば・・・F8Iaという超巨星と同じような格好に
なりもうす。凄く明るいのです。
そして質量放出はさらに続き、コアが剥き出しな状態になります。
そして自身が放出したガスを蛍光灯の原理で照らす惑星状星雲の姿を見せます。
コアはまだ周囲にコア以外のガスをまとっていますが、凄く高温です。
惑星状星雲の中心星とも呼びます。
やがて中心星は余熱が冷めて、周囲のガスを励起するには至らぬような温度になります。
そしてコアだけ残った星は「白色矮星」と呼ばれる星になります。
これも徐々に冷却してしまい表面温度は下がり続けて・・・やがては可視光線では光らない
黒色矮星に移行していきます。
が、赤外線では光っています。それも徐々に波長の長い赤外線に移行します。
やがては。。。赤外線でも見えない状態になります。後は電波ですね。電波を発するか
どうかは？ですが。

なお、ヘリウムフラッシュでも「ファイナルヘリウムフラッシュ」と呼ばれる
Post AGB Star で最後の雄たけびとして表面のヘリウムが屁を噴射するように
爆発的な燃焼をする場合もございますです(^^)
最終屁利有無閃光ですね(^^)
普通に言われるヘリウムフラッシュとは全く違う現象です。

なお、炭素に火が点火するのは太陽質量の9.5倍の星が最低限度です。
確実に炭素の核融合が起きるのは太陽質量の11.3倍以上という話もあります。
これくらいの大質量星では炭素のコアは縮退せずに点火しますので
カーボンフラッシュは起こりません。ありきたりに炭素がも燃え始めます。
古い文献では太陽質量の3倍～8倍または4倍～8倍の星は炭素のコアが縮退した
状態で燃焼を始めるので、カーボンフラッシュを起こして超新星爆発を起こすような
事を書いていますが、現在では否定させておりますです。

分かりにくい長文を最後まで読まれた方々、お付き合いありがとうございました(^^)

http://homepage2.nifty.com/star-kn/

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