宇宙&物理2chまとめ【宇宙】宇宙の「銀」、生成過程が明らかに

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【宇宙】宇宙の「銀」、生成過程が明らかに

[ 2012/09/18 12:01 ] 宇宙 [ 宇宙全般 ] [ コメント(4) ]
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1: ◆EMP2/llDPmnz @透明な湖φ ★ 2012/09/11(火) 21:45:51.46 ID:??? BE:738377647-PLT(17024)

 地球上に存在する金や銀などの金属が超新星爆発によって形成されることは、かなり以前から知られている。こうした金属の正確な起源は謎に包まれていたが、新たな研究で、核融合により宇宙空間で銀が生成される際の具体的な条件が明らかになった。

 水素やヘリウムといった、最も大量に存在する軽元素がビッグバンの過程で生まれたのに対し、炭素や酸素などのより重い元素は、核融合により恒星内で作られる。

 しかし、銀や金などの希少な重金属は、恒星内でも最も極端な環境でのみ生成される。こうした環境は、巨大な恒星の爆発、すなわち超新星にしか存在しない。

 こうした巨大な恒星は、寿命を迎えて爆発する際に、新たな物質を宇宙に放つ。
地球上にある重金属の元素は、ほとんどがこの爆発に由来するものだと、今回の研究の主著者でドイツのハイデルベルク大学に所属する天文学者カミーラ・ハンセン(Camilla Hansen)氏は述べている。

 銀の正確な生成過程を解明するため、ハンセン氏が率いる研究チームは、70を超える巨大な恒星の観察に加え、コンピューターモデルを用いた。

 研究チームでは、光の波長を分析し、これらの恒星の化学的組成を突き止めた。
「各元素の量は、スペクトル線の強さと直接的な関連があり、さらにこれは恒星の温度とも関係している」とハンセン氏は説明する。

 これらの分析により、銀の生成は、金が生成される恒星よりも質量が小さい星で起きるとの結論が導き出された。また、銀はまったく異なる種類の核融合である、
弱いr過程と呼ばれるプロセスにより生成されることもわかった。

◆銀が金より大量に存在するのは宇宙空間も同じ?

 今回の発見により、特定のタイプの超新星が生成可能な金属には限度があることも判明した。

「太陽の8~9倍の質量を持つ恒星は、寿命を迎えると爆発し、規模の小さい低質量の超新星になることがある。この際にパラジウムや銀までの元素が生成されるが、それ以上に重い元素は生まれない」とハンセン氏は説明した。

 さらにハンセン氏は、「この弱いr過程は、これまで我々が考えていたよりもかなり質量の小さな超新星と関連している可能性があるようだ」と述べている。

 質量が小さいため、個々の恒星から放たれる金属の量は非常に少なく、元の恒星の質量の10億分の1程度とみられる。それでも、こうした銀を生成する超新星は、金を生成するより大きな超新星と比べて広範に存在すると考えられる。

 こうした宇宙空間における超新星の数の差が、地球上でも銀が金より大量に存在する理由の説明になるかもしれないとハンセン氏は述べている。

 今回の宇宙空間における銀の生成に関する研究は、『Astronomy & Astrophysics』誌の9月号に掲載されている。

画像:
space-stellar-explosion-supernova_59081_big.jpg
金や銀などの貴金属が超新星爆発により放出される様子(想像図)。

ソース:ナショナルジオグラフィック
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20120911003&expand#title
Image Credit:Believe Creative
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1347367551/









3: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 21:50:58.46 ID:95j1tocK

起源ニダ


5: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 21:54:38.70 ID:DxnWIDTP

ウランもこうしてできた


6: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 21:57:42.61 ID:U6qdqDdH

>>5
トリウムやウランが、地表付近ではけっこうな濃度で存在する。
驚くべき? まあ、地殻の場合は2重に濃縮されているもんね。


7: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 22:06:05.41 ID:CrdAXc7a

超新星爆発は、水爆のすごい大きなものですか?

星が死ぬ時にエネルギーを出すようですが、
これは、すごいものらしいです。
水素爆弾が数千発一気に爆発したようなものでしょうか?
人間が作れる最大のエネルギーが水素爆弾だと思いますが。。
ツアーリボンバが数千発いっきに爆発したら。。


11: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 22:30:19.99 ID:Q4OfjDjW

>>7
違うよ


23: 名無しのひみつ 2012/09/12(水) 01:27:46.79 ID:2m5E1Cu7

>>7
超新星爆発を水爆でたとえると水爆10の70乗個前後になります。
数千発などというレベルではありません。


35: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 10:33:03.18 ID:YgbiQ1z/

>>23
しれっと嘘書くなよ・・・
Tsar Bombaのエネルギーが2×10^17J、超新星爆発のエネルギーが10^44~10^46Jで
どうやったら10^70倍になるんだ


31: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 00:31:20.10 ID:86rOKR+2

>>7
科学板で必ず釣れるコピペやな


9: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 22:22:59.76 ID:qnY5MrxD

錬金術の達成は相当な難題になりそうだって事は分かった。


18: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:28:59.83 ID:XujH+xyj

>>9
S過程による「錬金術」は高速増殖炉や加速器駆動未臨界炉や核融合で可能だ

鉄以下の軽い元素から重い元素を合成するのは容易ではないが
「重いけどありふれた元素/核廃棄物から金・銀・白金族」を合成するのは
「中性子捕獲反応」S過程を使えば人類でも出来るな

具体的にはブランケットに「ありふれた元素や核廃棄物」を詰めて中性子を浴びせて
中性子捕獲反応で 周期表の原子番号を1ないし2 重いほうにシフトさせる

中性子捕獲 - 中性子束が小さい場合 - Wikipedia



上記の例では金を水銀に変えてるが
劣化ウランからプルトニウムを作ったり
セシウムからランタン(レアアース)を作ったり
鉄から銅・ニッケルを作ったり、珪素からリンを作ったりできる
ただ金より僅かに軽い元素=イリジウムや白金はいずれも稀少だから
練金は結構難しそうだな

周期表 - Wikipedia



14: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:15:56.74 ID:wu2MxOwY

恒星、超新星爆発、CPUグリスで2ちゃんか、、、なんかロマン全開胸熱だな
ちょっとシルバーグリス拝んでくる


15: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:17:11.24 ID:79I4WdbH

ん?地球の金銀は隕石由来って事?


16: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:22:18.12 ID:6Ly3I8bQ

>>15
そういうことなら、地球そのものが隕石が固まって出来たようなもんだ


17: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:23:13.61 ID:+b1VSyVd

>>15
隕石は軽い珪素質のモノが多い。重い鉄隕石でも鉄ばっかりだ。
地球の芯から比重は重くとも液化しやすい金銀が湧いて出ると考えるとよい。


19: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:31:57.24 ID:/VQOK0si

>>15
というより、宇宙空間のチリを集めて太陽系(太陽およびその惑星)が形成される時に、
そのチリの構成要素と考える方が適切だな。


20: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:32:34.20 ID:XujH+xyj


ちなみに使用済み核燃料に 白金族は結構沢山含まれている

首飾りや指輪にするのは抵抗あるが、線量が低ければ
自動車の排気ガス浄化用触媒の白金などに使うにはいいかもしれない


22: 名無しのひみつ 2012/09/11(火) 23:55:22.46 ID:rT5fcGS9

金とか銀とかパラジウムとか、みんな歯に詰めたりする材料か。
宇宙のおかげで物が食えるわけだ。


24: 名無しのひみつ 2012/09/12(水) 01:35:23.70 ID:qNpLyxzS

金総量:銀総量=金を生成する恒星総量数:銀を生成する恒星総量数

宇宙全体での特定の恒星の割合が、推定されるということか。


25: 名無しのひみつ 2012/09/12(水) 02:48:02.10 ID:hu1elsVh

ただし、金や銀の量は超新星爆発のモデル計算では、現在の存在量は多すぎるらしい。
中性子星同士の衝突によっても生成されるという説もある。
http://www.astroarts.co.jp/news/2001/04/09gold_formation/index-j.shtml


28: 名無しのひみつ 2012/09/12(水) 08:40:34.13 ID:ypZ3wV+Y

>>25
素人考えだと

恒星内で、一種類の系だけでなく
様々な系が同時にあるとみた方が自然だと思うんだけどね


27: 名無しのひみつ 2012/09/12(水) 03:46:17.25 ID:5YB7M7IW

金は超新星爆発後の中性子星同士の衝突エネルギーでやっとこさ生まれるて聞いたけどちがうのんのん?

超新星爆発程度では生まれないってきいたわよ


33: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 07:34:40.05 ID:mShm4sUf

水素は宇宙空間では最も存在比率が大きいが、地球は繋ぎとめておく重力が足りない
貴金属や核燃料は超新星爆発でしか誕生しないため存在比率が低い
よって必然的に地球には周期表で中間に位置する元素が多くなる

水素とか貴金属とか核燃料みたいに今の人類が欲しいものに限って存在しないっつーね
でも、炭素や窒素や酸素や珪素や水が存在しないよりは遥かによかったのかもねー


35: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 10:33:03.18 ID:YgbiQ1z/

>>33
水素は水の形で大量に存在するからいいんじゃね?
貴金属はホントに少ないけど


48: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 08:58:19.00 ID:ipKrWEJN

>>33
重金属は重いから地中深くに沈んでいるだけ
コアには金でもウランでも殆ど無尽蔵に含まれているぞ


49: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 09:04:27.35 ID:AbsAzfk6

>>48
マジか! よしコアまで掘りにいこうぜ!


34: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 07:37:11.64 ID:mShm4sUf

あと、人類にとっては鉄と銅も重要だな


37: 名無しのひみつ 2012/09/13(木) 13:39:32.11 ID:OybtdiTj

たしか鉄の原子核がエネルギー的に安定なんだよな

赤色超巨星内では核融合でいろんな元素ができていくが
鉄ができたとたんに反応が止まって重力で星が崩壊する

これが超新星爆発だって科学番組でやってた


39: 名無しのひみつ 2012/09/14(金) 00:56:25.66 ID:uk9tCSeb

恒星内核融合で鉄までできたらもうこれ以上鉄を核融合するほど大きなエネルギーがないので
融合によって出るエネルギーで重力に対抗できず周囲の物質がどんどん中央に落ちてきて
その圧力でついには鉄の軌道電子を陽子が捕獲して中性子になると同時に一気に体積が小さくなって
最後は行き着くところまで縮んだらその反動で超新星爆発

って流れであってる?


41: 名無しのひみつ 2012/09/14(金) 01:15:23.34 ID:oYXOf560

>>39詳しくは知らんが
超巨星内での核融合反応は鉄までしか進まない
鉄より重い原子は超新星爆発におけるエネルギー放出のどさくさに
短時間で合成されるってテレビでやってた


45: 名無しのひみつ 2012/09/14(金) 08:56:15.66 ID:nfwRH2y9

>>41
原子核を構成する粒子(つまり陽子と中性子)の1つあたりの結合エネルギーが最も大きいのが鉄とニッケルだから。
結合エネルギーが大きい=安定している。
宇宙に存在する全ての原子は鉄やニッケルを目指して変化している。


44: 名無しのひみつ 2012/09/14(金) 08:16:12.84 ID:08jJAu5i

>>39
微妙に違うかな

鉄までは核融合するとエネルギーが発生するので、そのエネルギーで星が加熱膨張され
重力による自己収縮と釣り合って大きさを保っていられる
ところが鉄は非常に安定な元素なので、核融合によりエネルギーを発生させることができない
つまり、融合によって出るエネルギーで重力に対抗できなくなるというよりは、エネルギーの
発生源そのものがなくなるので重力に対抗できなくなるって感じ

後は大体合ってると思う


43: 名無しのひみつ 2012/09/14(金) 04:48:56.62 ID:YqxtMnom

地球がまだガスだった頃に混ざったのか


52: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 19:56:44.22 ID:LZqzD/XZ

"The Planet in a Pebble"という本に詳しく書いていたなぁ
身の回りの単なる石ころも、壮大な宇宙創成の名残だという。


54: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 20:38:51.60 ID:ilwkKsI2

原子って他の原子に変わらないって聞いたが矛盾してないか?
他の化合物から金銀を作ったっていう記事でもなさそうだし、
熱やらのエネルギーから原子が作られたりしたの?


55: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 20:49:03.27 ID:9IPWnyGh

>>54
原子は他の原子に変わるよ?
原子炉なんか典型的でかつ実際に利用されてる例じゃんか。


56: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 21:02:16.55 ID:is3RTYlN

>>54
通常の「化学反応」で「原子」が変化することは絶対にない。
原子の構造が変化して、別の原子に変わるのは、核融合反応か、核分裂反応に限られる。

ここでは、超新星爆発のごく一部のケース、小さい恒星の場合に特に銀の生成が活発だという研究結果。


57: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 21:11:51.16 ID:bFsOZBim

夢があるな
金を手のひら取ってみて
これが遥か宇宙の彼方の超新星爆発で
出来たなんてロマンチックすぎる


58: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 21:59:27.66 ID:is3RTYlN

>>57
「遥か宇宙の彼方」じゃなく、現在の太陽の前にこの空間にあった太陽の産物。

人間の体を構成する炭素、窒素、リン、硫黄、
水を構成する水素、酸素。
全て「以前の太陽」が生成した原子。


62: 名無しのひみつ 2012/09/17(月) 07:43:20.40 ID:aPvwP/B1

>>58
>SINFONIが明らかにした物質の速度は驚くべきもので、
>一番最初に放出された物質は時速約1億kmもあったという。
>これは、光速の10分の1、旅客機の速度の約10万倍である。

この文章から察するに相当の勢いで拡散したものが
想像を絶する長い間宇宙を漂いそれがまた別のガスとぶつかり
重力で引き合い交じり合って太陽が出来たのだろうから
「遥か彼方」の空間って表現の方がニュアンス近いんじゃね?

少なくともちょうどこの空間てこたーないわな


63: 名無しのひみつ 2012/09/17(月) 08:24:44.04 ID:EE9cZ04s

>>62
あらぬ方向に10分の1光速で飛び出した物質は、あてどなく飛び去るだけだ。
太陽程度の重力に引かれて減速したり合流したりしない。


59: 名無しのひみつ 2012/09/16(日) 23:23:52.50 ID:9IPWnyGh

この空間、と言えるほど近いかどうかはわからんけどね。
超新星爆発で、相当広範囲にばら撒かれるだろうし、一つの恒星から来たものだけじゃないかもしれない。


60: 名無しのひみつ 2012/09/17(月) 00:23:46.08 ID:wDT6UxzE

となると木星には多量の重金属があるわけか


65: 名無しのひみつ 2012/09/17(月) 23:00:09.19 ID:oMJfz/vY

ウ◯コだって元はといえば、
遥か昔の超新星爆発でばら撒かれた元素の集合体だもんな
夢ありすぎだろ




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