共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問59 (地学基礎(第3問) 問2)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問59(地学基礎(第3問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

太陽系の天体と恒星に関する次の問いに答えよ。

太陽の進化段階のうち、主系列星、赤色巨星、白色矮星について考える。これら三つのなかで、内部で水素の核融合が起こっている進化段階をすべてあげたものとして最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
  • 主系列星、赤色巨星
  • 主系列星、白色矮星
  • 赤色巨星、白色矮星
  • 主系列星、赤色巨星、白色矮星

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この過去問の解説 (3件)

01

太陽は誕生から現在まで主系列星として水素の核融合を続けています。

将来は赤色巨星へと進化し、最終的には白色矮星になると考えられています。それぞれの段階でどのような核融合が起きているかを整理することがポイントです。

では、問題を見てみましょう。

選択肢1. 主系列星、赤色巨星

主系列星は、中心部で水素の核融合を行うことでエネルギーを生み出します。太陽は現在この段階にあります。

赤色巨星は、中心部の水素が燃え尽きた後、外層が膨張した状態です。

このとき、中心核ではヘリウムの核融合が始まりますが、中心核を取り囲むシェル(水素燃焼層)では水素の核融合が続いています。

白色矮星は、核融合が終わった後の燃え殻で、エネルギー源となる核融合は起きていません。

そのため、水素の核融合が起きているのは主系列星と赤色巨星であり、この選択肢は正しいです。

まとめ

・主系列星 = 中心部で水素→ヘリウムの核融合

・赤色巨星 = 中心核でヘリウム核融合+シェルで水素核融合

・白色矮星 = 核融合なし(蓄積した熱を放射しながら冷えていく)

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02

恒星の進化段階ごとに、どの段階で水素の核融合が起こっているかを理解しているかを問う問題です。

選択肢1. 主系列星、赤色巨星

主系列星:中心で水素の核融合が起こっている 

赤色巨星:中心の水素は枯渇しているが、外側の殻で水素の核融合が起こっている

白色矮星:核融合は起こっていない(冷えていくだけ) 

まとめ

以上より、正しい選択肢は、

主系列星、赤色巨星

です。

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03

主系列星

→星の中心でヘリウムの核融合が起こっている段階です。太陽は現在この段階です。

 

赤色巨星

→中心の水素はほぼ使い尽くされますが、中心の周りの殻(シェル)で水素の核融合が起こっています。さらに、中心ではヘリウム融合が始まる場合もあります。

 

白色矮星

→核融合はもう起こっていません。高温の残骸がゆっくり冷える段階です。

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