それらについて私たち全員を興味をそそる何かがあります。人類の宗教の多くは、これらの天体のろうそくを崇拝することに関係している可能性があります。エジプト人にとって、太陽は神Raを代表するものでした。神Raは毎日夜を打ち負かし、光と暖かさを大地にもたらしました。ギリシャ人にとって、彼の燃えるような戦車を空を横切って運転し、世界を照らしたのはアポロでした。キリスト教でも、古代の占星術の信念と人物像で彼の物語が保持している印象的な特徴を考慮すると、イエスは太陽を代表していると言えます。実際、古代の信仰の多くは同様の道をたどっており、そのすべてが太陽と星の崇拝の起源に結びついています。
人類は、特定の星の形成（星座として知られている）が年周期の特定の時間を表すパターンの相関を認識したため、夜空の星から繁栄しました。その1つは、それがすぐに暖かくなり、食糧を植えることにつながったことを意味しました。他の星座は、
寒い時期だったので、食料の貯蔵や薪の採取を始めることができました。人類の旅を前進させると、星々はそれをナビゲートする方法となりました。星での航行は回避策の1つであり、星座についての理解が初期の探査のおかげです。人間の目が天に向かって上を見つめていた数万年の多くの間、比較的最近になってようやく、実際に星が何であるか、星がどこから来たのか、どのように生きて死んだのかを完全に理解し始めました。これについては、この記事で説明します。宇宙の奥深くに行き、物理学を目撃して、星が生まれて、生きて、最終的に死ぬ方法を取り上げます。
私たちは、特別な何かを求めて宇宙へ旅立つことから旅を始めます。私たちは、適切な状況と成分の両方が存在するユニークな構造を探しています。天文学者が暗い星雲と呼んでいるものを探しています。きっとあなたは星雲について聞いたことがあり、間違いなくそれらを見たことがあるでしょう。ハッブル宇宙望遠鏡が得た驚くべき画像の多くは、数十億の星を背景に輝く美しいガス雲の画像です。それらの色の範囲は、濃い赤から鮮やかな青、さらには不気味な緑までさまざまです。これは私たちが探しているタイプの星雲ではありません。私たちが必要とする星雲は暗く、不透明で、非常に寒いです。
「星が明るくて暑いのに、なぜ私たちは暗いものや冷たいものを探しているのでしょうか？」
確かに、これは最初は不可解に見えるものです。何かが非常に熱くなる前に、まず冷たいものが必要なのはなぜですか？最初に、星間媒体（ISM）と呼ばれるもの、または星の間のスペースについて、基本的なものをカバーする必要があります。名前からわかるように、スペースは空ではありません。スペースにはガスとダストの両方が含まれています。私たちが主に言及しているガスは、宇宙で最も豊富な元素である水素です。宇宙は均一ではないため（すべての立方メートルで同じ密度のガスとダスト）、他よりも多くのガスとダストを含む空間のポケットがあります。これにより、重力がこれらのポケットを操作して集まり、星雲として見えるものを形成します。これらのさまざまな星雲の作成には多くのことが含まれますが、私たちが探しているものは、暗い星雲で、非常に特殊な特性を持っています。では、これらの暗い星雲の1つに飛び込んで、何が起こっているのか見てみましょう。
この星雲の外側の層を下っていくと、ガスとダストの温度が非常に低いことに気づきます。一部の星雲では、温度が非常に高くなっています。外部と内部の放射の吸収と放出によって励起される、より多くの粒子が互いにぶつかるほど、温度が高くなります。しかし、この暗黒星雲では、逆のことが起こっています。気温が下がるにつれ、雲がさらに深くなっていきます。これらの暗黒星雲に大きな恒星の苗床を作成するために機能する特定のプロパティがある理由は、星雲の基本的なプロパティと、雲が存在する領域のタイプに対処する必要があるためです。ここに。それらには、中性水素領域と呼ばれる分子雲が形成される領域が含まれ、これらの領域の特性は、電子に影響を与える磁場相互作用とともに、電子スピン値を処理する必要があります。私がカバーする特徴は、この特定の星雲が星形成のために熟することを可能にするものです。
これらの星雲を形成するのに役立つものの背後にある複雑な科学を除外すると、なぜ冷たくして熱くなる必要があるのかという最初の質問に取り組むことができます。答えは重力に帰着します。粒子が加熱または励起されると、粒子はより速く移動します。十分なエネルギーを持つ雲は、あらゆる種類の地層が発生するには、ダストとガス粒子のそれぞれの間にあまりにも多くの運動量を含んでいます。のように、ダスト粒子とガス原子があまりにも速く移動している場合、それらは単にお互いに跳ね返るか、または単にお互いを通り過ぎて発射し、いかなる種類の結合も達成しません。この相互作用がなければ、星を獲得することはできません。ただし、温度が十分に低い場合、ガスとダストの粒子は非常にゆっくりと移動するため、それらの相互重力により、それらが互いに「付着」し始めることができます。プロトスターの形成を開始できるのは、このプロセスです。
一般に、これらの分子雲内の粒子のより速い動きを可能にするためにエネルギーを供給するのは放射です。もちろん、宇宙にはいつでもあらゆる方向から放射線が放射されています。他の星雲で見られるように、それらはエネルギーで輝いており、これらの熱いガス雲の中で星は生まれていません。それらは他の星からの外部放射とそれ自身の内部熱から加熱されています。この暗黒星雲は、外部放射が雲内のガスを加熱し、重力を維持するには速すぎる動きをどのように防ぐのですか？ここは
これらの暗黒星雲の不透明な性質が影響を及ぼします。不透明度は、オブジェクト内を移動できる光の量の尺度です。オブジェクト内のマテリアルが多いほど、またはオブジェクトが厚いほど、光が透過しにくくなります。より高い周波数の光（ガンマ線、X線、およびUV）と可視周波数でさえ、ガスとダストの厚いポケットの影響をより強く受けます。赤外線、マイクロ波、および電波を含む、より低い周波数のタイプの光のみが、これらのようなガス雲に浸透することに成功し、多少散乱しているため、一般に、この不安定な状態を破壊し始めるのに十分なエネルギーが含まれていません星形成のプロセス。したがって、暗いガスの雲の内側の部分は、外部の放射線から効果的に「シールド」され、不透明ではない他の星雲を破壊します。雲に入る放射が少ないほど、その中のガスとダストの温度は低くなります。温度が低いほど、クラウド内の粒子の動きが少なくなります。これは、次に説明することの鍵となります。
実際、この暗い分子雲の中心に向かって下っていくと、目に見える光が目には届かないことがわかり、特別なフィルターを使用すると、これが他の光の周波数にも当てはまることがわかります。その結果、雲の温度は非常に低くなっています。星形成のプロセスには非常に長い時間がかかり、何十万年もあなたが本を読み続けないようにするため、時間を早めることに注意してください。数千年の間に、重力が周囲の分子雲からかなりの量のガスとダストを引き込み、それらを一緒に凝集させました。ほこりとガスの粒子は、依然として外部放射線から保護されていますが、これらの低温では自然に集まって「付着」します。やがて、面白いことが起こり始めます。増え続けるガスとダストのボールの相互重力が雪玉（またはスターボール）効果を開始します。一緒に凝固しているガスとダストの層が多いほど、このプロトスターの内部は高密度になります。この密度により、原始星の近くの重力が増加し、その結果、より多くの物質がそこに引き込まれます。ダスト粒子と水素原子が蓄積すると、このガス球の内部の圧力が増加します。
あなたがこれまでに取った化学のクラスから何かを覚えているなら、ガスを扱うときの圧力と温度の非常に特別な関係を思い出すかもしれません。理想気体の法則であるPV = nRTが思い浮かびます。定数スカラー値「n」とガス定数R（{8.314 J / mol x K}）を除外し、温度（T）を解くと、T = PVが得られます。これは、ガス雲の温度が直接比例することを意味します圧力に。圧力を上げると、温度が上がります。この暗黒星雲に存在するこの間もなく登場する星の中心部は非常に高密度になり、圧力が急上昇しています。計算したところによると、それは気温も上昇していることを意味します。
次のステップでは、この星雲をもう一度検討します。この星雲には大量の塵とガスが含まれているため（つまり、不透明です）、原始星に供給する物質がたくさんあります。周囲の環境からガスとダストを引き込み続け、加熱を開始します。この天体の中心にある水素粒子は非常に速く跳ね回っており、星にエネルギーを放出しています。原始星は非常に熱くなり始め、現在は放射（通常は赤外線）で輝いています。この時点では、重力がまだ多くのガスとダストを引き込んでおり、このプロトスターのコアの奥深くに加えられる圧力に加わっています。暗黒星雲のガスは、何か重要なことが起こるまで、それ自体で崩壊し続けます。星の表面に落下する星の近くにほとんどまたは何も残っていないとき、それはエネルギーを失い始めます（それが光として放射するため）。これが起こると、その外向きの力が減少し、重力がより速く星を収縮し始めます。これにより、このプロトスターのコアの圧力が大幅に増加します。圧力が高まると、コアの温度は、私たちが目撃しているプロセスにとって重要な値に達します。プロトスターのコアは非常に高密度で高温になり、およそ1,000万ケルビンに達します。この点を考慮すると、この温度は太陽の表面（約5800K）よりも約1700倍高温です。なぜ1000万ケルビンがそれほど重要なのですか？その温度では、水素の熱核融合が発生する可能性があり、融合が始まると、この生まれたばかりの星は「オン」になり、生命を爆発させ、あらゆる方向に膨大な量のエネルギーを放出します。
コアでは非常に高温で、水素の陽子核の周りを飛び回る電子が取り除かれ（イオン化され）、自由に移動する陽子だけが存在します。温度が十分に高くない場合、これらの自由に飛行する陽子（正の電荷を持っている）は単にお互いをちらりと見ます。ただし、1000万ケルビンでは、陽子は非常に速く動いているため、強力な核力が引き継ぐのに十分なほど近づくことができ、それが起こると、水素の陽子が互いに融合するのに十分な力で互いに衝突し始め、ヘリウム原子と放射線の形で大量のエネルギーを放出。これは、4つのプロトンが1つのヘリウム原子+エネルギーを生み出すと要約できる連鎖反応です。この融合が星に火をつけ、星を「燃やす」原因になります。この反応によって解放されたエネルギーは、他の水素陽子が融合するのを助け、星が崩壊するのを防ぐためのエネルギーも供給します。この星から全方向に送り出されているエネルギーはすべてコアから発生し、この若い星の後続の層はすべて独自の方法でその熱を伝達します（どの種類の星が誕生したかに応じて、放射と対流の方法を使用します）。 。
私たちが目撃したのは、私たちが旅の始めからその冷たい暗黒星雲に潜り込んだときから、若くて熱い星の誕生です。星雲は、このプロセスを妨害するであろう誤った放射線からこの星を保護し、重力がその魔法を握って機能するために必要な極寒の環境を提供しました。プロトスターのフォームを目撃したので、信じられないようなものを見たことがあるかもしれません。この星雲の内容が正しい場合、たとえば重金属やケイ酸塩が大量に含まれている場合（以前のより重い星の超新星から取り残されている）、私たちが見ることができるのは、惑星の形成が降着円盤で起こっていることです。プロトスターの周りの素材。
私たちの新しい星の近くに残っているガスとダストは、同じメカニズムで高密度のポケットを形成し始めます
重力、最終的にはガスまたはケイ酸塩と金属（または2つの組み合わせ）で構成される原始惑星に降着することができます。とは言っても、惑星の形成は、私たちにはまだいくらか謎です。しかし、この星系形成のモデルはうまく機能しているようです。
星の寿命は、誕生や死ほどエキサイティングではありません。私たちは時計を早送りし続け、この星系が進化するのを見守ります。数十億年以上にわたって、暗黒星雲の残骸が吹き飛ばされ、私たちが目撃したような他の星も形成しましたが、それはもう存在していません。私たちが原始星が成長するにつれて形成されるのを見た惑星は、彼らの親星の周りで彼らの十億年のダンスを始めます。これらの世界の1つ、星からちょうど離れたところにある世界には、液体の水が存在しているのかもしれません。その水の中には、タンパク質に必要なアミノ酸が含まれています（すべて以前の恒星の噴火で残った要素で構成されています）。これらのタンパク質は互いに結合してRNA鎖を形成し始め、次にDNA鎖を形成します。おそらく、星が誕生してから数十億年後のある時点で、宇宙に棲息する種が宇宙に打ち上げられるのを見るでしょう。もちろん、これは私たちの娯楽のための単なる推測です。しかし、今や私たちは何十億年も前に始まった旅の終わりを迎えています。星は死に始めます。
コアの水素はヘリウムに溶け込んでおり、時間が経つと水素が枯渇します。星はガスが不足しています。長年後、水素の核融合プロセスは停止し始め、星から放出されるエネルギーはますます少なくなります。核融合プロセスからの外向きの圧力の欠如は、静水圧平衡と呼ばれるものを混乱させ、重力（星をつぶそうとしている）が勝つことを可能にします。星は自重で急速に縮み始めます。しかし、前に説明したように、圧力が上がると温度も上がります。残ったヘリウムのすべて
何十億年にもわたる水素の核融合により、現在、コアで熱が発生し始めています。ヘリウムは、水素よりもはるかに高い温度で溶融します。つまり、ヘリウムに富んだコアは、溶融することなく（まだ）重力によって内側に押し込むことができます。ヘリウムコアでは核融合が発生していないので、核が崩壊するのを防ぐための外向きの力（核融合によって与えられる）はほとんどありません。この物質はより高密度になり、これを縮退と表示し、大量の熱を押し出します（重力エネルギーは熱エネルギーになります）。これにより、ヘリウムコアの上の後続の層にある残りの水素が融合し、この水素シェルが制御不能に燃えて、星が大きく膨張します。これにより、星は「リバウンド」し、急速に拡大します。星の直径を大きく拡大するコアの外側の水素の殻からのより強力な核融合。私たちの星は今や赤い巨人です。私たちが形作った内部惑星のすべてではないにしても、いくつかは、最初にそれらに命を与えた星によって焼却され、飲み込まれます。これらの惑星のいずれかに、なんとかして自分の故郷を離れることができなかった生命があったとしたら、彼らは宇宙から消滅し、知られていないことでしょう。
スターが燃料不足になるプロセス（最初は水素、次にヘリウムなど）はしばらく続きます。やがて、コアのヘリウムは一定の温度に達し、炭素に融合し始め、星の崩壊（および死）を先送りします。私たちが現在ライブで死んでいるのは平均サイズのメインシーケンススターなので、ヘリウムとの融合が終了すると寿命が終わります
炭素。星がもっと大きければ、この融合プロセスはアイアンに到達するまで続きます。鉄は、核融合が自然には起こらない要素です。つまり、鉄は、核融合後に放出するよりも、核融合に多くのエネルギーを必要とします。しかし、私たちの星はそのコアで鉄に到達することは決してないため、ヘリウム貯留層を使い果たした後に死んでしまいました。核融合プロセスが最終的に（ガスから）オフになると、星はゆっくりと冷え始め、星の外層が膨張して宇宙に放出されます。その後の恒星物質の噴出により、いわゆる惑星状星雲が作成されます。かつて見られた輝かしい星の残されたのは、高密度の炭素のボールであり、永遠に冷え続けるでしょう。ダイヤモンドに結晶化。
たった今私たちが見た死は、星が死ぬ唯一の方法ではありません。星が十分に大きい場合、その死ははるかに暴力的です。星は超新星と呼ばれる宇宙で最大の爆発に噴火します。多くの変数に応じて、星の残骸は最終的に中性子星またはブラックホールになる可能性があります。しかし、私たちが平均サイズのメインシーケンススターと呼ぶもののほとんどにとって、私たちが目撃した死は彼らの運命です。
私たちの旅は私たちが観察したことを熟考することで終わります。適切な状況下で自然が何ができるかを見て、非常に冷たいガスと塵の雲が宇宙に生命を吹き込む可能性のある何かに変わるのを見る。私たちの心は、それらの惑星の1つで進化したかもしれないその種に戻ってさまよう。あなたは、彼らが私たちと同様のフェーズをどのように経たのかについて考えます。おそらく星を何千年もの間彼らの信念を導いた超自然的な神々として使用し、彼らの無知が支配した場所の答えを代用します。これらの信念はおそらく宗教に変わる可能性があり、特別な選択と壮大な思考の概念を依然として把握しています。星が私たちのためにしたように、星は宇宙を理解したいという彼らの欲望を刺激しますか？次に、宇宙への次の一歩を踏み出そうとしないと、あなたの心は私たちの運命がどうなるかを考えます。私たちの星がその死で拡大するにつれて、私たちは宇宙から種を消すことを許可しますか？暗黒星雲の中心にたどり着いたこの旅は、人間の心ができることを本当に例示し、私たちがまだ太陽系に縛られているにもかかわらず、私たちがどこまで進んだかを示しています。あなたが学んだことは、物事がどのように発生するかを尋ね、物理学に関する私たちの知識のすべての重みを裸にするようなあなたのような他の人によって発見されました。このプロセスを続ければ何ができるか想像してみてください。星の中で私たちの位置を完全に達成することができます。
