恒星と宇宙（知識）の問題

恒星の誕生から最期までの進化と、恒星の内部で起こる核融合反応について述べた文として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。

• ア　質量の大きい主系列星ほど、主系列星としてとどまる期間（寿命）が長い。
• イ　原始星は、星間雲（分子雲）の濃い部分が自らの重力で収縮するときに解放される重力のエネルギーによって輝いている。
• ウ　主系列星の中心部では、水素の原子核が核融合してヘリウムの原子核がつくられる反応が起こっている。
• エ　太陽程度の質量の恒星は、赤色巨星の段階を経たのち、最後に超新星爆発を起こして中性子星になる。
• オ　主系列星が赤色巨星になると、主系列星のときに比べて半径は大きくなり、表面温度は低くなる。
• カ　非常に質量の大きい恒星が超新星爆発を起こしたあと、中心部にブラックホールが残ることがある。

恒星の誕生から進化の最終段階までと、恒星内部の核融合反応について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　原始星は、中心部で水素の核融合反応が始まったことで得られるエネルギーによって輝いている。
• イ　恒星が主系列星の段階にとどまる期間は、質量の大きい恒星ほど長い。
• ウ　主系列星が赤色巨星になると、半径が大きくなり、表面温度は主系列星のときより高くなる。
• エ　主系列星の中心部では、4 個の水素原子核から 1 個のヘリウム原子核がつくられ、このとき減少した質量がエネルギーに変わる。
• オ　太陽程度の質量の恒星は、赤色巨星の段階を経たのちに超新星爆発を起こし、中心に中性子星を残す。

太陽と同じ程度の質量をもつ恒星 X について、中心部で水素の核融合が起こっている時期（状態 A）と、その後に中心部の水素が少なくなった時期（状態 B）の性質を、恒星の進化の理論から求めて次の表にまとめた。半径と光度は、状態 A の値を 1 としたときの値である。

状態 B の恒星 X は何とよばれる段階にあるか。最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　中心部で水素の核融合が始まったばかりの主系列星
• イ　外層を放出したあとに中心部が残った白色矮星
• ウ　外層が大きく膨らんで表面温度が下がった赤色巨星
• エ　超新星爆発のあとに中心部が残った中性子星

ビッグバンから現在までの宇宙の歴史について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちからすべて選べ。

• ア　宇宙は膨張するにつれて温度が上昇していき、現在の宇宙は誕生直後の宇宙よりも高温になっている。
• イ　宇宙誕生後数分のうちに、陽子と中性子が結びついてヘリウムの原子核がつくられた。
• ウ　炭素・酸素・鉄などの重い元素は、その大部分が宇宙誕生直後の数分間の元素合成でつくられた。
• エ　宇宙誕生から約 38 万年後に温度が約 3000 K まで下がると、電子が原子核と結びついて原子ができ、光が直進できるようになった。
• オ　現在観測される宇宙背景放射は、宇宙の晴れ上がりのころに放たれた光の波長が、宇宙の膨張によって引きのばされたものである。

ビッグバンで始まった宇宙は、膨張しながら温度が下がってきた。誕生直後の宇宙は光が直進できない状態にあったが、やがて光が遠くまで直進できる状態に変わった。この出来事を「宇宙の晴れ上がり」という。宇宙の晴れ上がりについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　宇宙の温度が下がって陽子と中性子が結合し、ヘリウムの原子核がつくられたことで、光が直進できるようになった。
• イ　宇宙で最初の恒星が誕生し、その恒星の光によって周囲のガスが照らされ、宇宙が明るく見えるようになった。
• ウ　ビッグバンから約 38 万年後に宇宙の温度が約 3000 K まで下がり、電子が原子核に捕らえられて原子ができたため、光が直進できるようになった。
• エ　ビッグバンから約 38 万年後に宇宙の温度が約 3 K まで下がり、電子が原子核に捕らえられて原子ができたため、光が直進できるようになった。
• オ　宇宙の晴れ上がりのときに放たれた光は、宇宙の膨張によって波長が短くなり、現在は X 線として全天からやってくる。