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〜カからすべて選べ。

• ア　原始星は、星間雲の密度の高い部分が自らの重力で収縮してできる。原始星は収縮によって解放される重力のエネルギーが熱となって輝いており、中心部ではまだ水素の核融合反応は始まっていない。
• イ　主系列星の中心部では水素の核融合反応によってヘリウムがつくられており、質量の大きい主系列星ほど主系列星の段階にとどまる期間（寿命）は長い。
• ウ　太陽程度の質量の恒星が最後に残す白色矮星は、中心部でヘリウムの核融合反応を続けることで輝いている。
• エ　主系列星の段階を終えた恒星は、中心部にできたヘリウムの核が収縮する一方で外層が大きく膨張し、表面温度が下がって赤色巨星となる。
• オ　太陽程度の質量の恒星は、赤色巨星の段階の後に超新星爆発を起こし、中心に中性子星を残す。
• カ　太陽よりも十分に質量の大きい恒星では、中心部で核融合反応が段階的に進んで鉄までの元素がつくられ、その後、超新星爆発を起こす。

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。

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。