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星の質量

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星の質量はさまざま

夜空で輝いている恒星には、さまざまな質量のものがあります。私たちにとってもっとも身近な恒星である太陽地球の質量の約33万倍(1.9891×10³ºkg、2兆kgの1兆倍のさらに100万倍=2の後にゼロが30個並ぶ数字)もある巨大な星ですが、宇宙には太陽より100倍も重い星もあれば逆に太陽の1割にも満たない軽い星も存在しています。質量の大きい星ほど数が少なく、質量の小さい星ほど数が多いことが分かっています。このような質量の違いはどのようにして決まるのか、今も研究が続けられています。

質量によって決まる星の一生

太陽のような恒星も生き物に例えられる誕生と死があります。そしてその一生は、星の質量によって大きく変わってきます。質量の小さい星ほど寿命が長く、質量の大きい星ほど短い期間で死に至ります。太陽と同じくらいの質量をもつ星の寿命はおよそ100億年と考えられています。私たちの太陽は誕生してから約46億年が経っているので、およそ一生の半分くらい過ぎたことになります。一方、太陽の10倍の質量をもつ星の一生はおよそ1,000万年程度です。

星は、宇宙にただよう水素やヘリウムのようなガスと塵(ちり)(これらをまとめて星間物質とよびます)が集まって誕生します。これから星になる直前の状態を原始星と言いますが、原始星は周囲の星間物質を重力で引き寄せながら成長し、その周りにはのちに惑星となるような物質が円盤を作ります。原始星の温度が十分に上がると、水素原子核4つからヘリウム原子核1つができる核融合反応が始まり、一人前の星として輝き始めます。この段階の星を主系列星と呼びます。質量の大きい星ほど激しく核融合反応がすすむので、質量の小さい星より短期間で主系列星の時代を終えます。さらに核融合反応が進んでいくと星はふくらみ始め、赤色巨星と呼ばれる赤くて大きな星になります。太陽の質量の8倍よりも小さい星の場合は、そのままガスを放出して一生を終えますが、それよりも質量の大きな星の場合は超新星爆発を起こして一生を終えます。

さいだん座にある球状星団NGC6397の中心部。 (c) NASA and The Hubble Heritage Team (AURA/STScI) Acknowledgment: A. Cool (SFSU)
さいだん座にある球状星団NGC6397の中心部。 (c) NASA and The Hubble Heritage Team (AURA/STScI) Acknowledgment: A. Cool (SFSU)