星はやがて死にますが、その周りの惑星はどうなるのでしょうか?さまざまな結末があります

宇宙には、強力なブラックホールや中性子星、明るく輝く星など、さまざまな天体が存在します。このほかにも、惑星、​​準惑星、小惑星、惑星の衛星などが多数存在します。

太陽は光と熱を放出できる恒星であり、地球は太陽の周りを回る惑星です。地球に加えて、太陽系には他の 7 つの惑星があります。興味深いことに、星は永久に続くものではありません。むしろ、地球のような惑星には理論上の寿命制限がありません。これはちょっと問題です。地球を含む太陽系のすべての天体は、太陽の重力の力によってのみ秩序正しく動くことができることは周知の事実です。太陽は星なので、やがて消えてしまいます。そのとき、その周りを回る惑星はどのような運命をたどるのでしょうか?宇宙では、星の質量に大きな差があり、質量の異なる星は周囲の惑星に異なる運命をもたらします。

太陽は黄色矮星ですが、宇宙には太陽よりもはるかに小さい赤色矮星と呼ばれる星が数多く存在します。

赤色矮星は質量が小さいため、その内部での核融合は比較的遅く、放出する光度も比較的低い。しかし、赤色矮星の寿命が大質量星の寿命よりもはるかに長いのもこのためです。理論上の寿命は数百億年、あるいは数千億年に達することもあります。宇宙で最も古い赤色矮星の寿命は、現在、宇宙の年齢に等しい。赤色矮星は、その穏やかな性質により、寿命を延ばすだけでなく、周囲の惑星に明るい未来をもたらすと期待されています。数十億年後、赤色矮星の燃料が尽きると、壮大なショーは見られず、ゆっくりと静かに消滅していきます。

赤色矮星の絶滅は周囲の惑星に大きな影響を及ぼさない。これらの惑星は消滅した恒星の周りを回り続けますが、もはや光を発することはなくなります。

太陽のような黄色矮星は静かに終わることに満足しないだろう。水素元素が枯渇すると水素の核融合が弱まり、外向きの放射膨張圧力が低下するため、星全体の内部圧力と温度が急激に上昇し、ヘリウム元素の核融合が点火されます。それ以降、恒星は水素の核融合段階からヘリウムの核融合段階に入ります。その後、恒星内部の核融合はより重い元素へと進み続けます。最終的にどこまで進むかは、星の質量によって決まります。太陽のような恒星の場合、内部核融合はおそらく炭素または酸素へと進むでしょう。この過程で、太陽の体積は拡大し続け、赤色巨星になります。

太陽の体積はどれくらい膨張するのでしょうか？

おそらく地球の軌道を飲み込むことができるだけだろう。つまり、水星、金星、地球は最終的に太陽に融合するが、地球の軌道の外側にある5つの惑星は生き残ることになる。最終的に、太陽は核融合が完全に停止した後、非常に高密度の白色矮星に崩壊し、その後長い冷却プロセスが始まります。時間が許せば、数百億年後には、最終的には冷えて黒色矮星になるだろう。飲み込まれなかった惑星の中には、そのまま残るものもありますが、重力の変化によって孤立惑星になるものもあります。恒星の質量が太陽の8倍以上30倍未満の場合、内部の核融合反応が鉄まで進むため、非常に輝かしい結末を迎えることになります。

鉄は恒星の核融合が到達できる最後のハードルです。なぜなら、鉄の核融合はエネルギーの放出からエネルギーの吸収へと変化するからです。

したがって、この瞬間、恒星の核融合によって生成された外向きの放射膨張圧力は完全に消え、恒星全体が中心に向かって急速に崩壊します。一定の閾値に達すると反発します。すると、一瞬にして膨大なエネルギーが放出され、宇宙の極めて広大な領域が照らされることになります。このプロセスは「超新星爆発」と呼ばれます。爆発後、中性子星に崩壊します。超新星爆発は極めて激しい天体活動です。このエネルギーによって、恒星を周回する惑星が破壊されるだけでなく、50光年離れた惑星の生態環境さえも、このエネルギーの影響で完全に破壊されてしまいます。

星の質量が太陽の 30 倍を超えると、状況は多少変わります。

その核融合活動は鉄元素まで継続し、その後超新星爆発が起こりますが、最終生成物は中性子星ではなくブラックホールです。ブラックホールは宇宙で知られている最も強力な物体であり、周囲のすべての物質を引き寄せて消費します。そのため、この星の周りの星は、まず星の膨張時に飲み込まれ、飲み込まれなかったものは超新星爆発時に破壊され、破壊後の残骸は最終的にブラックホールに属することになります。ブラックホールの周囲に飲み込む物質がなくなると、ブラックホールの周囲の降着円盤は光を失い、ブラックホールは完全に目に見えない天体になります。これは、ブラックホールの事象の地平線内の脱出速度が光速を超えるためです。

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