恒星と宇宙（知識）の問題

銀河系内の 2 種類の星団 X, Y について、それぞれの代表的な星団と、同じ種類の星団全体の天球上での分布を調べた。結果は次の表のようになった。

この結果から考えられること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　星団 X のような星団は主に銀河系のハローに分布し、星団 Y のような星団は主に銀河系の円盤部に分布している。
• イ　星団 Y のような星団は星団 X のような星団に比べて年齢が古く、主に銀河系のハローに分布している。
• ウ　星団 X は主系列の上端に高温の恒星が残っていることから、星団 Y よりも年齢が古いと考えられる。
• エ　星団 Y の恒星に重元素が少ないのは、星団 Y が星間物質の多い円盤部で最近誕生したためである。
• オ　星団 Y のような星団がいて座の方向を中心に分布していることから、太陽は銀河系の中心付近に位置すると考えられる。

銀河系内のある星団 X を観測したところ、次の結果が得られた。

• 数万〜数十万個の恒星が、球状に密集して集まっている。
• 星団 X は、銀河系の円盤部から大きく離れた空間に位置している。
• 星団 X の恒星について HR 図をつくると、主系列の上部（高温で明るい星）がみられず、赤色巨星が多く含まれていた。

星団 X と、星団 X が属する銀河系の構造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　星団 X は散開星団であり、このような星団は主に銀河系の円盤部に分布している。
• イ　星団 X を構成する恒星は、太陽に比べて、ヘリウムより重い元素（重元素）の割合が小さいと考えられる。
• ウ　星団 X の内部には星間ガスが豊富にあり、現在も新しい恒星が盛んに誕生している。
• エ　星団 X のような星団は、銀河系の円盤部の渦巻腕に沿って集中して分布している。
• オ　星団 X は、数千万年前に形成された比較的若い星団である。

3 つの恒星 P, Q, R について、スペクトル型と絶対等級を調べたところ、次の表のようになった。恒星 R は太陽とほぼ同じ性質をもつ主系列星である。

この結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。ただし、恒星は黒体とみなせるものとする。

• ア　恒星 P の表面温度は、恒星 R の表面温度より高い。
• イ　恒星 P の半径は、恒星 R の半径より大きい。
• ウ　恒星 Q の半径は、恒星 R の半径より大きい。
• エ　恒星 Q は、HR 図の主系列に位置する主系列星である。

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。

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。