白色矮星が黒色矮星になるまで、何百億年も掛かるのは何故ですか?

天文、宇宙 | 化学42閲覧

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ThanksImg質問者からのお礼コメント

沢山の回答、ありがとうございました。 どの回答も良かったですが、一番早かったこの回答を選ばせて頂きます。

お礼日時:4/14 12:13

その他の回答(6件)

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温度の変化は,対流,放射,伝導によって行われます. 身の回りの物質の温度変化の場合,空気があるので上記3種の効果が有効になります.特に冷たい水に入ると体温を早急に奪われます.これも3種の効果によるもの.特に伝導の効果が大きいのです. 一方で宇宙空間には空気のような流体がありません.対流も伝導もなく放射による効果しかなくなるのです.しかも表面からしか放射できないので,温度低下が遅くなるのです.熱容量は体積に比例し,放射による熱エネルギーの損失は表面積に比例するので効率が悪いんです.

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白色矮星も核融合してエネルギーを作っているのですよ。ただ冷えるというのでなく、エネルギーを作り出しているのです。なので、燃え尽きない限り冷えませんよ。

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>イメージ的には、20℃の空気中に30℃の水を置いた場合(温度差10℃)と、20度の空気中に90℃の水を置いた場合(温度差70℃)で、水の温度が20℃まで下がる時間を考えれば、分かりやすいと思います。 この場合、空気が熱の移動を媒介する媒体になります。熱が空気に伝導され、さらにその熱エネルギーをもった空気は密度が下がって上昇するのでその場から去り、他のもっと温度の低い空気が水のところまできて、また熱を奪って去る。 この熱交換システムは「対流」と言われます。 一方、白色矮星の周りに空気はありませんから、星の熱を奪って去るシステムが働きません。 つまり、天体の冷却と、大気圏内においた水の冷却とでは「全く冷えるシステムが違う」のです。 温度差があるから冷えるのに時間がかかるのではなくて、「冷やす仕組みが全然少ないから冷えるのに時間がかかる」のですね。 ちなみに天体が冷却するためには電磁波の形で外に出す必要があり、この方式を「放射(輻射)」といいます。 放射による冷却は表面積に比例し、小さな物体ほど冷えにくくなります。また、対流や電動に比べて極端に効率の悪い方式です。 大気中の水は「放射・伝導・対流」で熱を移動できるのに対して、宇宙の星は放射でしか熱を移動できませんから、大気中の水よりも冷えにくいんです。

回答、ありがとうございます。 >一方、白色矮星の周りに空気はありませんから、星の熱を奪って去るシステムが働きません。 その考え方だと、大気のない星に恒星からの光が降り注ぐ場合、熱の逃げ場がないので、どんどん温度が上昇する事になりませんか? 例えば、太陽光が月に当たり、月の温度が上昇する。 しかし、月はほぼ真空なので、熱は宇宙に逃げず温度上昇は止まらない、という流れになりそうですが。

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魔法ビンって保温機能がすごいじゃないですか。 ビンが二重構造になってて中身が真空だから保温できるのです。 宇宙は何もない真空です。ようするに魔法ビンです。 白色矮星は魔法ビンの中に入れられているようなものなので 熱を失うのに時間がかかるのです。

回答、ありがとうございます。 その考え方だと、大気のない星に恒星からの光が降り注ぐ場合、熱の逃げ場がないので、どんどん温度が上昇する事になりませんか? 例えば、太陽光が月に当たり、月の温度が上昇する。 しかし、月はほぼ真空なので、熱は宇宙に逃げず温度上昇は止まらない、という流れになりそうですが。

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白色矮星は非常に密度が高い、つまり質量の割に表面積が小さいわけです。同じ質量・同じ温度なら表面積が小さい方が熱が逃げにくく、冷えるのに時間がかかるはずです。