Hydrogen Burning
主系列星では、水素からヘリウムを作る反応が主役
太陽型では pp 連鎖が中心で、より高温の大質量主系列星では CNO サイクルが強くなります。
Stellar Core / Nuclear Fusion / Temperature / Density
星は、中心で
原子核を組み替えて光る。
低温側では pp 連鎖、より高温では CNO サイクル、水素が減れば 三重アルファ反応、さらに大質量星では 炭素・ネオン・酸素・ケイ素燃焼 へ進みます。
このページでは、星のタイプ、中心温度、中心密度、時間の速さを動かして、どの核融合が主役になるかを代表式だけに絞って観察できます。
- 温度が上がるほど、より重い元素を燃やす反応が有利になりやすい
- 低質量星では pp 連鎖、高温の大質量星では CNO サイクルの寄与が大きい
- 鉄に近づくと核融合で得られるエネルギー余地が小さくなり、中心核状態が変わる
Helium Burning
中心が縮んで高温になると、ヘリウムから炭素が作られる
赤色巨星では三重アルファ反応が立ち上がり、条件によって炭素から酸素へのアルファ捕獲も進みます。
まず見るべきこと
星のタイプを切り替えたときに主反応がどう入れ替わるかと、温度を上げたときに重い元素燃焼がどこから始まるかを並べると、この教育モデルの狙いが掴みやすくなります。
Core Idea
星の明るさは、中心核でどの融合反応が主役かで大きく変わる。
このページは、反応ネットワークや流体計算をすべて解く代わりに、温度、密度、燃料量で代表反応の速さが変わる簡略モデルを使っています。どの核融合が支配的かを直感でつかむための教材です。
Viewer
中心核の燃焼段階を切り替える
粒子は核融合そのものを正確に再現しているわけではなく、中心核内でどの元素が主に反応し、どの生成物が増えやすいかを見せるための可視化です。
Interactive Model
中心温度と燃焼段階を動かす
星のタイプに応じて初期燃料と反応の重みづけを変えています。同じ温度でも、燃料の残り方によって主反応は変わります。
現在の読み取り
太陽型では pp 連鎖が主役になりやすい
温度がそれほど高くない主系列星では、pp 連鎖が水素燃焼の主役です。高温側へ寄せると CNO の寄与が目立ち始めます。
経過時間
0.0
主反応
停止
相対発熱
0
中心核状態
安定
反応上位 3
rate が高い順
燃料と生成物
H と He が中心
Core Visualization
中心核の核融合
待機中
粒子色: 元素の代表
白い閃光: 反応が目立つ瞬間
同心円: 中心核の層イメージ
Representative Reactions
代表式
現実の星では分岐反応が多数あります。ここでは段階の違いが見える最小限の代表式だけを並べています。
Model
このページで単純化していること
本物の恒星進化計算では、量子トンネル、放射輸送、対流、縮退圧、ニュートリノ損失、重力収縮なども重要です。このページでは、どの反応が主役になるかに注目して簡略化しています。
Temperature
温度で反応の立ち上がりが変わる
反応ごとに必要温度を置き、しきい値を超えると速さが強く伸びるようにしています。pp 連鎖は低め、重元素燃焼ほど高温寄りです。
Density
密度は衝突頻度の押し上げ役
中心密度が高いほど核どうしが出会いやすいとして、全体の反応率を押し上げています。
Fuel
燃料が減ると主反応も移る
水素やヘリウムが減り、炭素や酸素がたまると、同じ星タイプでも優勢な反応が変わります。
Limit
鉄に近づくと中心核状態が変わる
ケイ素燃焼の先で鉄族元素が増えると、発熱源としての余地が小さくなり、中心核状態の表示も変わります。
Observations
見比べると違いが出やすいポイント
星のタイプ、温度、燃料組成の 3 つを分けて見ると、同じ「核融合」でも反応の顔つきがかなり違うことがわかります。
Main Sequence
太陽型では pp 連鎖が粘り強い
低めの中心温度でも進みやすく、主系列星の長い寿命を支える主役として振る舞います。
Massive Star
大質量星では CNO が温度に敏感
高温にすると CNO サイクルの寄与が急に強くなり、相対発熱も上がりやすくなります。
Red Giant
ヘリウム燃焼は主系列の次の段階
水素が主役だった時期を過ぎると、中心縮退や加熱を経て三重アルファ反応が立ち上がります。
Supergiant
重元素燃焼は短く激しい
炭素、ネオン、酸素、ケイ素燃焼は高温で急速に進み、鉄族元素の蓄積が中心核の運命を左右します。
Next
宇宙や高エネルギーの見方を広げるなら
核融合の段階を見たあとで、重力や宇宙の時間発展も並べると、星がどんなスケールで進化するかをつかみやすくなります。
Orbit
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