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国際基督教大学 教養学部 アーツ・サイエンス学科 物理学メジャー 石丸 友里 准教授

元素の宇宙オデッセイ

元素の宇宙オデッセイ

国際基督教大学 
教養学部 アーツ・サイエンス学科 物理学メジャー

石丸 友里 准教授

30分のミニ講義を聴講しよう!元素が語る銀河宇宙の歴史

一千億もの星を抱いて漆黒の宇宙で輝く銀河。その歴史を知る手がかりは元素です。星の誕生と死が繰り広げられる中でさまざまな元素が生まれ、銀河は豊かになりました。銀河の進化を解明する研究と、いま暴かれつつある宇宙の「錬金術師」の正体に迫ります。

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先生からのメッセージ

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360度の地平線って想像できますか? 100億光年の広さって想像できますか? 天文学は、人間の想像力を超えるような世界のことを、事実として目の前につきつけてきます。それを懸命に考えていると、いつか広大な世界も思い描けるようになります。それが、面白いところです。あなたにも、星を、そして宇宙を好きになってほしいと願っています。
また人生で大事なのは、失敗を恐れず自分の道を進むことだと思います。間違ったら、間違ったときに考えればいいのです。

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夢ナビ講義も読んでみよう137億年前にすべては始まった~宇宙の歴史は、元素の歴史~

膨張し続けている宇宙をさかのぼる 宇宙は膨張し続けています。ということは、過去へとさかのぼればさかのぼるほど、宇宙は小さかったことになり、はじめはすべてが一つに集まっていたことになります。そこから爆発的な膨張(ビッグバン)と共に宇宙は誕生しました。およそ137億年前のことです。 水素とヘリウムだけの世界 誕生直後の宇宙は、約1京度もある灼熱の溶鉱炉でした。高温の中で、光から素粒子のクオークや電子ができました。クオークはさらに陽子や中性子になります。誕生から1秒後には、最初の元素「水素」ができ、3分後には、水素から2番目の元素「ヘリウム」ができました。でもその後は膨張で宇宙は冷えてしまい、それ以上に新たな元素は合成されませんでした。 恒星の内部で次々と元素が作られる いまの宇宙には、星の大集団である銀河が無数にあります。最初の銀河ができたのは、宇宙誕生から5億年が過ぎた頃だと推測されています。銀河では、水素でできた星間ガスの中から星ができます。生まれたての星は重力で収縮していき、中心の温度が高くなります。温度が1000万度に達すると、水素原子同士が核融合してヘリウムができます。さらに重い星だと、ヘリウム原子が核融合して「炭素」や「酸素」ができます。さらにさらに重い星だと次々と元素を作り出し、こうして恒星の内部で、26番目の元素「鉄」までが作られます。しかし鉄ができた星は、超新星爆発を起こして粉々に砕け散り、内部の元素を宇宙空間に飛ばします。その星屑はやがて星間ガスとなり、そこから新しい星が生まれます。すると次に生まれる星は最初から、酸素や鉄を持つことになります。こうした星の誕生と死が繰り返されて、銀河はだんだん豊かになっていったのです。
現在、地球上には100以上の元素が存在しますが、鉄よりも重い元素の中には起源が解明されていないものも多くあります。例えば、「金」や「プラチナ」は、超新星爆発の後にできる中性子星同士が合体するときにできるのではないかと言われ、研究が進んでいます。

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360度の地平線って想像できますか? 100億光年の広さって想像できますか? 天文学は、人間の想像力を超えるような世界のことを、事実として目の前につきつけてきます。それを懸命に考えていると、いつか広大な世界も思い描けるようになります。それが、面白いところです。あなたにも、星を、そして宇宙を好きになってほしいと願っています。
また人生で大事なのは、失敗を恐れず自分の道を進むことだと思います。間違ったら、間違ったときに考えればいいのです。

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