恒星と宇宙（知識）の問題

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 つの銀河 X, Y, Z を望遠鏡で観測し、その結果を次の表にまとめた。なお、「星間ガスからの電波」は、銀河に含まれる水素ガスが出す電波の強さを表す。

この観測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　X は不規則銀河に分類され、決まった中心のふくらみをもたない。
• イ　Y は星間ガスを多く含むため、現在も恒星が活発に誕生している。
• ウ　Y は楕円銀河に分類され、新しい恒星の誕生はほとんど起こっておらず、主に年齢の古い恒星からなる。
• エ　X の腕の部分が青白く見えるのは、腕に年齢の古い低温の恒星が集中しているためである。
• オ　Z は渦巻銀河に分類され、中心のふくらみ（バルジ）と円盤をもつ。

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。

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。

恒星の表面温度・光度・半径と、HR 図（ヘルツシュプルング・ラッセル図）上の位置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。ただし、HR 図は横軸にスペクトル型（表面温度）、縦軸に絶対等級（光度）をとり、左ほど表面温度が高く、上ほど光度が大きいものとする。

• ア　恒星のスペクトル型は、O, B, A, F, G, K, M の順に表面温度が高くなる。
• イ　主系列星では、表面温度が高い星ほど絶対等級が大きく、暗い星である。
• ウ　赤色巨星は、同じスペクトル型の主系列星に比べて半径がはるかに大きいため、光度が大きい。
• エ　白色矮星は、表面温度が高いにもかかわらず光度が小さい。これは、半径が非常に大きいためである。
• オ　主系列星では、質量が小さい星ほど HR 図の左上に位置する。