ヘリウムフラッシュ

ヘリウムフラッシュとは

ヘリウムフラッシュとは、比較的軽い恒星の内部や、白色矮星の表面で発生するヘリウムの核融合反応の暴走現象です。この現象は、恒星の進化段階において重要な役割を果たします。

ヘリウムフラッシュが起こるメカニズム

ヘリウムフラッシュは、恒星内部のヘリウムが縮退した状態にある時に発生しやすくなります。縮退状態とは、通常の物質とは異なり、温度が上昇しても体積がほとんど変化しない状態のことです。

この状態では、核融合反応が加速して温度が上昇しても、体積膨張による冷却が起こらないため、温度上昇がさらに核融合を促進します。この連鎖反応によって、ヘリウムの核融合反応が急激に進み、大量のエネルギーが放出されます。この現象がヘリウムフラッシュです。

熱圧力が再び支配的になると、反応領域は膨張し温度が下がるため、核融合反応の暴走は止まります。

核でのヘリウムフラッシュ

太陽質量の2.25倍以下の恒星では、核内の水素が消費し尽くされると、核が収縮を始めます。この収縮によって核は熱くなり、最終的に縮退物質の状態になります。核内の温度が1億Kに達するとヘリウムの核融合が開始され、ヘリウムフラッシュが起こります。

この爆発的な反応は、縮退物質で発生することに由来します。温度が急激に上昇し、ヘリウム核融合の速度が増加、縮退物質が熱をよく伝えるため、反応範囲が広がり、短時間で莫大なエネルギーが放出されます。

核でのヘリウムフラッシュは、電磁波としては観測されません。これは、フラッシュが恒星内部深くで発生し、放出されたエネルギーが核内で吸収されてしまうためです。

連星白色矮星のヘリウムフラッシュ

連星系において、伴星から白色矮星に水素ガスが降着する際にも、ヘリウムフラッシュが発生することがあります。降着した水素は核融合してヘリウムとなり、白色矮星の表面にヘリウムの殻を形成します。このヘリウムの質量が十分になると、ヘリウムフラッシュが起こり、新星爆発を引き起こすことがあります。

殻でのヘリウムフラッシュ

殻でのヘリウムフラッシュは、核でのヘリウムフラッシュと似た現象ですが、縮退物質で発生するわけではないため、暴走は穏やかです。

漸近巨星分枝の段階にある恒星では、核の外側の殻で定期的にヘリウムフラッシュが発生します。これらの恒星は、核内でヘリウムを使い果たし、炭素と酸素で構成されるようになります。その後、ヘリウム核融合は核の周りの殻で継続しますが、それもやがて枯渇します。すると、その上の層で水素核融合が開始され、再びヘリウムが十分に蓄積すると、ヘリウム核融合が再点火され、熱パルスを発生させます。これにより、恒星は一時的に膨張し、明るくなります。

これらの熱パルスは数百年続き、1万年から10万年ごとに繰り返されると考えられています。熱パルスによって、恒星の周囲のガスや塵が放出されることがあります。

まとめ

ヘリウムフラッシュは、恒星の進化において重要な役割を果たす現象です。核でのフラッシュは恒星内部の構造を変化させ、殻でのフラッシュは恒星の明るさや周囲の環境に影響を与えます。これらの現象を理解することは、恒星の進化を深く理解する上で欠かせません。

出典

Wikipedia - ヘリウムフラッシュ

関連項目

炭素爆発
* 桜井天体

もう一度検索