第 回天文宇宙検定 級問題 解答 次の写真の中で SBbに分類される銀河はどれか SBbは S( 渦巻 ) B( 棒構造 ) b( バルジの大きさ 腕の巻き込みが中間程度 ) の銀河形態を表す記号である は渦巻銀河であるが 棒構造が認められないので SBではない M0:Sc 型 は円盤構造をもたない

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1 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 次の円グラフは宇宙の内容物の割合を表しているが A に相当するモノは何か 宇宙の内容物は 通常の物質 ( バリオン物質 ) が約 % 暗黒物質 ( ダークマター ) が約 % ダークエネルギーが約 % ぐらいと考えられている プランク衛星による最新の成果では数値が数 % 変わるだろう ミッシングバリオンは バリオン物質だが観測にかかっていないもの バリオン物質 ミッシングバリオン ダークマター ダークエネルギー 太陽が高温の巨大なガス球であることの証拠は何か 黒点がある 周縁部が暗い スペクトルに吸収線がある 周期的に活動が変化する 太陽面全体を写した画像を見ると 周縁部が暗くなっている 太陽が固体で高温の球体であれば 全体は一様に光っているはずである ( 満月がそうである ) ガス球であるために 周縁部では太陽大気のガスのため夕焼けのような効果が起こり 暗くなっている 地球から見た内惑星 ( 水星 金星 ) の様子として 正しくないものはどれか 満ち欠けして見え ときには三日月状 半月状 満月状に見える 星座の間を順行するが逆行することはない 太陽の前を通過することがある 太陽からある一定角度以上に離れて見えることはない 内惑星は地球よりも公転周期が短いため 地球を追い越してゆく時期がある 東方最大離角 ~ 内合 ~ 西方最大離角の時期がそれに当たり 星座間を逆行して見える この時期は地球軌道に近いため相対的運動が極めて速い たとえば金星の場合 逆行期間はわずか カ月 順行期間は カ月にも及ぶ 恒星を温度の高い順から並べたスペクトル型の一部を抜き出したものを次に示す 正しいのはどれか 高温から並べたスペクトル型は OBAFGKM(LTY) であり その一部が FGK である A B C F G K II III IV IV III II 太陽質量の 0. 倍の星の進化として正しいのはどれか 原始星 褐色矮星 原始星 主系列星 白色矮星 原始星 主系列星 赤色巨星 白色矮星 原始星 主系列星 赤色巨星 超新星爆発 太陽質量の 0.08 倍未満の星は水素の核融合が起こらないので主系列星にはならない 0.08 倍から 0. 倍の星は 水素が全てヘリウムに変わるまで主系列として輝き そのままヘリウムからなる白色矮星になると考えられている 0. 倍以上の星は赤色巨星段階を経た後に 質量に応じた進化の道筋をたどる 現在ではその存在は否定されているが 光を伝達する媒質として考えられてきたものは何か エーテルは 古くはアリストテレスにより世界を構成する元素の つとして考えられてきた エーテル カテーテル メーテル カーテン

2 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 次の写真の中で SBbに分類される銀河はどれか SBbは S( 渦巻 ) B( 棒構造 ) b( バルジの大きさ 腕の巻き込みが中間程度 ) の銀河形態を表す記号である は渦巻銀河であるが 棒構造が認められないので SBではない M0:Sc 型 は円盤構造をもたない楕円銀河である M:E 型 は銀河中央に棒構造が認められ 腕の巻き込みもきつくない NGC:SBb 型 は渦巻や楕円銀河と異なり明確に分離できる構造をもたない不規則銀河 NGC:Irr 型 8 陰陽師で有名な安倍晴明の役職は何か 陰陽博士 天文博士 暦博士 漏刻博士 律令時代に太政官陰陽寮には つの部署があり 人の博士がいた 安倍晴明は に任じられ 天文現象を観測し記録していた 8 以下のロケットで燃料 ( 推進剤 ) を積んでいく必要があるタイプはどれか レーザーロケット ソーラーセール ラムロケット プラズマロケット レーザーロケットは発射基地などからレーザー光を受けて推進する ロバート L フォワードの SF ロシュワールド などに出てくる ソーラーセール ( ソーラーセイル 太陽帆 ) は太陽光を受けて推進する アーサー C クラークの SF 太陽からの風 に出てくる ラムロケット ( 星間ラムジェット ) は宇宙空間の水素を集めて核融合燃料とする ポール アンダースンの SF タウゼロ がわかりやすい プラズマロケットは推進剤をプラズマ状にして噴射する 0 主系列星の周りを回る太陽系外惑星が一番最初に発見された年はいつか 0 年 80 年 0 年 年 は望遠鏡による最初の天体観測の年 は小惑星の最初の発見の年 は冥王星発見の年 最初の系外惑星は 年ヨーロッパのグループ ( メイヨールとケローズ ) によって発見された 0 ブラックホールの命名者はだれか ジョン A ホイーラー キップ S ソーン スティーヴン ホーキング カール セーガン ジョン A ホイーラーが 年ごろに講演で初めて使用したとされている ホイーラーの弟子であるキップ S ソーンも相対論の大家で 一般向けの著書 ブラックホールと時空の歪みアインシュタインのとんでもない遺産 は一読の価値がある 太陽の様々な場所の中で 次のうち最も温度が高いところはどこか コロナ 光球面 黒点 中心核 それぞれの温度はコロナが約 00 万 K 光球面が約 000K 黒点が約 000K 中心核が 00 万 K で 中心核が最も温度が高い 中心核では水素の熱核融合反応が起こっており それが太陽を輝かせるエネルギー源となっている

3 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 現在の理論で太陽系形成の初期に起こったと考えられているものとして正しいのは 次のどれか 分子雲全体が膨張と収縮を繰り返すうちにむらができ 惑星のもとが形成された 最初に 個の巨大惑星が生まれ それが分裂し 8 個の惑星となった 分子雲が収縮する際 角運動量の保存により太陽の回転速度が速くなった 地球型惑星は 若い太陽が放つ強い熱により焼き固められてできた ゆっくり回転する分子雲が収縮するとき 角運動量が保存され 生まれた直後の太陽は いまよりもずっと速い自転速度をもっていたはずである 太陽の強い磁場が高速に回転していると それがブレーキとして働き 長い年月の間に今日のようなゆっくりした自転になったと考えられている 主系列星の段階において 太陽程度の質量であった恒星は 核融合反応によるエネルギーの放出が行われなくなると 最終的に何になるか 太陽質量の恒星は 巨星を経て 最終的に白色矮星となる 中性子星 超新星 褐色矮星 白色矮星 パルサーとは何か 規則正しく振動する赤色巨星 不規則に大規模フレアを起こす主系列星 規則正しい電波のパルスを放射する天体 宇宙人の通信に使われる電波 パルサーは 短周期で規則正しい電波放射として発見されたため 発見当時は異星人による人工的な電波とも考えられた その正体は高速で自転する半径 0km ほどの中性子星で 磁力線によって絞られた電波が磁極方向に放射される 自転軸と磁極軸が大きく傾いていると 電波放射は中性子星を頂点とする円錐を描き この円錐面上に地球があると 灯台の光のように周期的に電波放射が観測される 星の光 ( 可視光 ) は星間塵により減光される 可視光が太陽系近傍で 00 光年の距離を進むと 一般的に約何等級減光すると考えられるか 太陽系近傍での可視光の減光量は kpc(=0 光年 ) 当たり約 等級であることが知られている 0. 等級 0. 等級 等級 0 等級 かみのけ座の方向には 銀河が多数集まった領域であるかみのけ座銀河団があり 後退速度約 000km/s で遠ざかっている ハッブル定数を 0km/s/Mpc として この銀河団までの距離を求めよ 0000Mpc 0.0Mpc 00Mpc 0Mpc ハッブルの法則は 天体までの距離を r, 後退速度を V, ハッブル定数を Ho とすれば V=Hr となる この式を距離について書き直すと r=v/ho となる 今回の問題では V=000km/s, Ho=0km/s/Mpc なので この値を代入すれば r=00mpc となる は r=hov は r=ho/v は r=v/ho ( 正解 ) は r=v-ho なお かみのけ座銀河団の実際の後退速度は km/s である 8 江戸時代に渋川春海が行った改暦は何暦から何暦への改暦と言われているか 太陰暦から太陽暦に 宣明暦から貞享暦に 貞享暦から天保暦に 授時暦から寛政暦に 渋川春海は中国の元の時代の暦である授時暦を参考に 平安時代から 800 年間以上使われた宣明暦を改定し その暦は貞享暦と言われる テキスト P~ に書いてあるように江戸時代には 回の改暦があり 改暦年の翌年から実施された いずれも太陽太陰暦であり 太陽暦採用になったのは明治になってからである (8 年 ) 8 液体ロケットを考案したのは 次のうち誰か 糸川英夫 ヴェルナー フォン ブラウン コンスタンチン ツィオルコフスキー ロバート ゴダード 0 年 ツィオルコフスキーによって考案された ゴダードが初めて飛行実験に成功し 年にフォン ブラウンによって本格的な液体ロケットの発射が成功した 糸川は日本の宇宙開発の父と呼ばれるペンシルロケット開発者

4 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 0 次の図は系外惑星をさがすための観測データである どの観測法によるデータか 図から速度が周期的に変化していることがわかる 惑星の公転による親星の速度のふらつきを測定しているので ドップラー法 0 トランジット法 ドップラー法 直接撮像法 重力レンズ法 つのスケールを小さいものから大きいものへと順に並べたものはどれか 太陽系サイズ < 散開星団サイズ < 星々の平均的間隔 < 球状星団サイズ 星々の平均的間隔 < 太陽系サイズ < 散開星団サイズ < 球状星団サイズ 太陽系サイズ < 星々の平均的間隔 < 散開星団サイズ < 球状星団サイズ 太陽系サイズ < 星々の平均的間隔 < 球状星団サイズ < 散開星団サイズ 天体などの大きさを大雑把に把握しておくことは重要である 天文学では正確な値を必要とするものもある一方 現象などを理解するために定性的にそのオーダー程度の数値を使うことがよくある 本問では つの恒星を中心とした系のみの大きさである太陽系のサイズは 他の つの距離よりも小さいと考えられる 星々の平均的間隔はいわば つの星の距離であり ~ 光年のオーダー 一方 散開星団および球状星団は多数の星々が集まった天体であり 構成する星の数はそれぞれ数十から数百 数万から数十万であり サイズはそれぞれ ~ 数光年 ~ 数百光年のオーダーである 次のうち コロナ質量放出が発生した際に起きうる現象として誤っているのはどれか 発電所や変電所の機械が壊れ停電が起きる 宇宙飛行士が被曝する オーロラが見えなくなる 長距離電波通信に障害が発生する コロナ質量放出 (CME) が地球に到達すると 地球の磁気圏のバランスが崩れる磁気嵐が発生する そのとき 発電所や変電所の電気機械が壊れて停電が起きたり 長距離の電波通信に障害が発生したりする また爆発的に太陽風の密度や速度が高まり 大量の高エネルギー粒子が地球へ飛来する そのときに人工衛星が壊れたり宇宙飛行士が被曝する危険がある オーロラは太陽風の粒子が地球の磁気圏にとらえられ地球大気の原子を励起して光る現象であるため 見えなくなるのではなく むしろより活動的になる 地球誕生の様子を知る手がかりを得るために調べるものとして 有効と考えられるのは次のどれか カンラン石の中の鉄とマグネシウムの比を測定する 月探査により 月の裏側の鉱物組成を調べる 隕石の中に含まれる有機物を調べる 彗星探査により その元素組成を調べる 地球や太陽系の誕生当時 ( 億年前 ) の様子を知るためには その原料物質を留めている天体を調べるのが有効である 彗星は太陽の重力が弱くしか作用しない太陽系外縁部 ( オールトの雲 ) に多く存在し それがときどき太陽系内部にやってくると考えられている したがって そのような暗く冷たい世界にいる彗星は太陽系誕生時の材料の名残なのではないかと考えられているのである ある星団について作成した HR 図から求められることとして 最も精度が期待できないものは次のどれか 星団の距離 星団の年齢 星団中の恒星の質量 星団中の恒星の金属量 星団の距離 年齢 恒星の質量は HR 図から求められるが 金属量によっても変わるが 元素ごとの組成など精密な測定は無理である

5 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 原始星のエネルギー源は何か 収縮するガス雲の重力エネルギー 水素の核融合反応 塵が放射する赤外線 近くの大質量星の紫外線 原始星は収縮するガスの重力エネルギーが熱エネルギーに変わって大量の赤外線を放射する 水素の核融合反応は主系列星のエネルギー源である 塵が放射する赤外線は塵の黒体放射によるもので 絶対温度数十 K 00K 程度の塵は遠赤外線を大量に放射する また 大質量星が放射する紫外線のエネルギーにより周囲の水素ガスが電離すると HII 領域という赤い星雲として輝いて見える 中性水素原子の放射する波長 cm の輝線スペクトルは 天文学的に大変重要である その理由は何か 波長の長い cm 線は 銀河の渦巻構造の解明にも利用された 星間塵による吸収 散乱を受けにくく 銀河の構造を推定できるため 星間塵による吸収 散乱を受けやすく 星間塵の広がりや量を推定できるため 星間ガスによる吸収 散乱を受けにくく 恒星の進化を推定できるため 星間ガスによる吸収 散乱を受けやすく 原始惑星の発見に役立つため ハッブルの法則をグラフで表すと どうなるか 以下の ~ のうちから適当なものを選べ ハッブルの法則とは 銀河までの距離と後退速度の関係を表したもので 遠い銀河ほど速い後退速度をもつという関係のこと この関係は距離を r 後退速度を V ハッブル定数を Ho とおくと V=Hor と書き表され 距離と後退速度は比例関係となる したがって正解は はフリードマンの宇宙モデルを模した図 は加速膨張を模した図であり ハッブルの法則とは異なる 8 日本において記録に残る 望遠鏡を用いた民間による最初の観望会はいつ開催されたか ちなみに 8 年は貞享改暦 8 年は天王星の発見の年 8 年は海王星の発見の年 8 8 年 8 年 年 8 年

6 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 写真のロケットは 0 年 月 日に 内之浦宇宙空間観測所から打ち上げられた このロケットは 次のどの種類に分類されるか 写真はイプシロンロケット 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) と IHI エアロスペースによって開発された 小型人工衛星打ち上げ用固体ロケット 段目には H-IIA ロケット用補助ブースターを活用 一方 段目と 段目には世界最高性能と謳われた M-V ロケットの上段モータを改良して用いた 我が国が世界に誇る高性能 低コストの新時代の固体燃料ロケット イオンロケット 固体ロケット ハイブリッドロケット 非化学ロケット 0 系外惑星の類型に含まれないものはどれか ホットジュピター ホットネプチューン コールドサターン スーパーアース 親星から近い軌道を公転している木星サイズの惑星がホットジュピター 同様の軌道で海王星の数倍の質量の惑星がホットネプチュ ン 親星からの距離に関係なく 地球の数倍の質量の惑星がスーパーアース コールドサターンという類型はない 0 日本版 GPS 衛星 みちびき は 次に挙げるどの軌道を周回しているか 準天頂軌道 太陽同期準回帰軌道 静止軌道 回帰軌道 準天頂軌道を周回する衛星からの信号はその名の通りほぼ真上から受信できるので 山や高層ビルの影響を受けにくく GPS 等に適している 気象衛星 ひまわり は日本からみて常に上空に止まって見える静止軌道を周回している 静止軌道よりも高緯度の観測が可能な回帰軌道や 地球全体を隙間なく観測できる太陽同期準回帰軌道は 地球観測衛星に適している 次の図は間重富がつくらせた観測装置の CG である これを何というか 寛政改暦のための天体観測装置としてつくられたのが大象限儀 寛政改暦には 高橋至時が幕府の天文方として登用され 大阪の町人であり天文学者でもあった間重富も参加した 8 渾天儀 圭表 大象限儀 分光器

7 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 一見すると一定値をとっていると見える現象でも 詳細に観測するとその値は変動している この変動は自然界では不可避なものである 宇宙誕生以前にもこのように状態が変動しており その中から何らかのきっかけにより現在の宇宙が誕生したと考えられている このような状態の変動のことを何というか はゆらぎの成長後に起きた急激な宇宙空間の膨張を指す は宇宙誕生初期の高温 高密度の状態 はビッグバン後 初期の星が誕生するまでの時代 インフレーション ビッグバン ゆらぎ 暗黒時代 次の 種類の天体のうち 最も温度の低いものはどれか 輝線星雲 HI 雲 暗黒星雲 HII 領域 典型的な暗黒星雲の温度は 0~0K 程度である 暗黒星雲は星の誕生の場として知られている 前主系列星の説明として正しいのはどれか 収縮するガスの重力エネルギーで輝く 背後に主系列星がある 可視光で見える 惑星状星雲を伴う と 収縮するガスの重力エネルギーが熱エネルギーに変わり大量の赤外線を放射する段階は原始星と呼ばれ ガス星雲に含まれる塵に隠されているため可視光では見えない 原始星から吹き出すジェットやアウトフローでガスが薄まり可視光で見える状態になると前主系列星とよばれる 惑星状星雲は主系列以後の進化により形成される なお 可視光で見えるようになっても 主系列以前では重力エネルギーで光っているので 選択肢 も正解とします 次の図は 太陽近傍の多数の星から作成した HR 図である 太陽の位置として最も適当なものを選べ HR 図上で や を含む左上から右下に帯状に存在している星を主系列星といい 左上ほど高温で質量が大きい恒星 右下ほど低温で質量が小さい恒星が分布している 一方 のような高温で暗い星を白色矮星 のような低温で明るい星を赤色巨星といい 主系列星から進化が進んだ段階にある 太陽は比較的低温の主系列星であるため 現在は の位置にある 進化が進むと の位置を経て になると予測されている 小惑星探査 はやぶさ に関する記述として正しいものは 次のどれか はやぶさ は試料を持ち帰ることに専念したため 他の科学観測は行わなかった はやぶさ が訪れた小惑星イトカワは これまで探査機が直接訪れた天体としては最も小さい イトカワ表面から最大 cm 程度の試料を持ち帰った はやぶさ の持ち帰った試料も 地球大気圏突入時の高温の影響を大きく受けて 隕石から得られる情報と大差なかった 小惑星イトカワ ( 約 m) は これまで探査機が訪れたことのある天体としては最も小さい はやぶさ は分光計などの科学観測機器を搭載し イトカワの表面の様子や物質を分析している 最大の微粒子は 0.0mm 程度 熱防護システムに包まれたカプセルにより持ち帰ったので 宇宙空間にいたときの元の情報が残っていると期待されている

8 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 8 現在 太陽の内部を調べるために用いられている方法と同じ原理を用いているものはどれか 海底を掘り 地球内部の物質を直接手に入れる ( ボーリング ) 地震波を利用して 地球の内部構造を推定する ( 地震波トモグラフィ ) X 線を利用して 人の身体の内部の骨の状態を調べる ( レントゲン撮影 ) 人の身体に含まれる水分子を構成する原子の磁気の性質を利用して内臓の様子を調べる (MRI) 太陽内部の調査研究は 太陽表面に見られる平均 分間の振動現象を解析して行われる これは 地震波の伝播の様子を観測して地球の内部構造を調べる方法と原理的には同じである ボーリングのように太陽内部の様子を直接調べることは現在の科学技術ではほとんど不可能であろう レントゲン写真は X 線の透過率の違いを利用したもの MRI は物質を構成する原子の磁気的性質を利用するもので どちらも太陽に用いられている手法とは原理が異なる 宇宙の歴史における出来事を起きた順に正しく並べたものはどれか 重力の誕生 水素原子ができる 銀河の老齢化 ブラックホールの蒸発 水素原子ができる 重力の誕生 銀河の老齢化 ブラックホールの蒸発 重力の誕生 水素原子ができる ブラックホールの蒸発 銀河の老齢化 水素原子ができる 重力の誕生 ブラックホールの蒸発 銀河の老齢化 宇宙のごく初期には つの力のうちまず重力が生まれた その後 陽子と電子が結合して水素原子が生まれ 最初の天体が生まれ 多数の銀河も形成され 銀河系太陽系には我々の住む地球が形成され生命が誕生した ここまでが現在である しかし 燃料となる水素が枯渇すると星々は死を迎え銀河は衰えて光のない宇宙となり やがてブラックホールさえ蒸発すると考えられている 0 新たに発見された系外惑星には 観測衛星などにちなんだ名前がつけられる 系外惑星探査衛星 Kepler で発見された惑星でないものはどれか 系外惑星は親星の名前に小文字の bcd を発見順につける 小文字の a はつけない 0 Kepler-a Kepler-b Kepler-c Kepler-d 次のうち 太陽活動によってほとんど変化しないものはどれか 太陽スペクトル中の吸収線の数 黒点の数 地球に降り注ぐ銀河宇宙線の量 コロナの形状 太陽スペクトル中の吸収線は 彩層中の元素の種類に由来する よって太陽活動に影響されることはない 黒点は太陽活動が活発化するほど多く 地球に降り注ぐ銀河宇宙線の量は逆に太陽の活動が弱まると増える コロナの形状も 太陽表面の黒点群など磁力線の影響を受けるため 太陽活動が活発なときと静穏なときとでは形状が異なる 火星とそのテラフォーミングについて 次の記述のうち誤っているものはどれか 火星は赤褐色の砂に覆われた乾いた惑星のようにみえるが 地下には大量の水が凍っていると考えられている 人が住むのに適するようにするために 氷を溶かし水蒸気などの温室効果で大気を暖める 火星のすぐ外側の軌道にいる小惑星を捕獲し そこに豊富に含まれる氷や有機物を火星の土壌改良に用いる 水を分解してできる酸素を用いて 大気中の酸素濃度を高めて呼吸をできるようにする 環境を変えられるほどの大きな天体を別の軌道で捕獲し持ち運ぶことは 他の技術に比べて現実的ではない ある超新星が最も明るいとき 見かけの等級が -. 等に達した このとき 超新星の明るさは地球から見て満月の何倍か 最も適当なものを選べ ただし満月の明るさは -. 等とする /00 倍 / 倍 倍 00 倍 超新星と満月の明るさの差は 等である 星の等級は 等変わると 明るさにして 00 倍違うことを意味する ここで 星の等級は値が小さいほど光度は明るいことに注意すると 超新星の方が満月より等級が 等小さいので 明るさは満月の /00 倍となる 8

9 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 撮影時期の違うかに星雲の写真を拡大して比較すると 星とガス星雲の位置関係が変わっている これはなぜか かに星雲が収縮したから かに星雲が膨張したから 星が固有運動で位置が変わったから かに星雲が移動したから かに星雲の上縁付近の拡大写真を比較すると 時間の経過によるガスの移動方向はかに星雲の中心から外側に向けてであるので かに星雲が膨張していることが推察される 現在も 000km/s の速度で広がり続けている 以下の写真の A の印を付けた部分が黒く見えるのはなぜか 写真はハッブル宇宙望遠鏡がとらえた馬頭星雲である HII 領域からの光が手前の暗黒星雲により吸収され 黒い馬の頭のように見える この部分にはガスや塵がないから この部分には星がないから 明るい HII 領域の向こうに希薄な暗黒星雲があるから 明るい HII 領域の手前に濃密な暗黒星雲があるから 銀河団の中で最も数が多い銀河はどの種類か 楕円銀河 渦巻銀河 棒渦巻銀河 矮小銀河 楕円銀河は銀河団中心付近に比較的多数存在する 一方 渦巻 棒渦巻銀河は銀河団周辺部での存在割合が高い しかしながら最も数が多いのは矮小銀河である 矮小銀河は通常の銀河に比べ規模が小さく暗いため観測が難しいが 数としては多い 次のうち 万有引力について記されたニュートンの著作はどれか プリンキピア アルマゲスト 星界の報告 天球の回転について アルマゲスト はプトレマイオス 星界の報告 はガリレオ 天球の回転について はコペルニクスの著作 8 8 ロシアで考えられた近地点高度 00km 遠地点高度 万 km 軌道傾斜角 軌道周期 時間の楕円軌道を何と呼ぶか モルニア軌道 トランスファ軌道 空間軌道 ホーマン軌道 高緯度に国土が広がるロシアでは 赤道上空の静止軌道に打ち上げた衛星では都合が悪い モルニア軌道であれば 天頂付近に長く衛星をとどまらせることができる の空間軌道は 銀河鉄道 で銀河鉄道が宇宙空間を走るための軌道のこと 直径.km 長さ km の円筒形のスペースコロニーで 円筒面での遠心力がちょうど地球の重力と同じになるための自転周期に最も近いものはどれか 秒 分 時間 0 時間 スペースコロニーの半径を R 自転周期を T 地表の重力加速度を g とすると 遠心力 = 重力より π R/T =g g=.8m/s R=0m を代入して計算すると T=s~ 分 0

10 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 0 光さえ出ることのできない天体ブラックホールは直接には観測することはできないが 電磁波の特定の波長による観測でその存在を推測できる場合がある その電磁波の波長域は次のうちどれか X 線 可視光 赤外線 紫外線 ブラックホール自体が電磁波を放射することはないが ブラックホール連星などでは ブラックホールの相手の星からブラックホールへ流れ込んだガスが高温になり 電磁波を放射することがある ガスはブラックホール近傍で非常に高温になるため ブラックホール連星では X 線領域で電磁波を放射し その時間的振る舞いやスペクトルなどから ( 中性子星などではなく ) ブラックホールだと強く推測できる 活動銀河中心核でも ブラックホール近傍のガスからは可視光や紫外線が放射され ガス降着円盤の存在などは推測できるが ブラックホール特有の特徴は X 線領域ほど顕著ではない 太陽黒点と地球の関係について 正しいものを選べ 黒点の数が増えると太陽の明るさが暗くなり地球の気温が下がる 黒点は太陽風の吹き出し口であり 黒点が見られないときは地球に太陽風が降り注がない 黒点の数は太陽活動と関係があり 黒点が見られない時期が続くと地球の気温が下がる 太陽黒点と地球の間には何の関係もない 黒点は太陽表面へ磁力線が現れた場所であり 黒点数が多いことは太陽活動が活発であることを意味する 逆に黒点が現れないときは太陽活動が静穏で 地球の気温も低下する 実際 世紀後半に太陽黒点がほとんど現れない時期が 0 年ほど続き 世界的に寒冷であったことが 樹木の年輪中の炭素の放射性同位体調査によって明らかにされている 木星に関する次の記述のうち 正しいものはどれか 木星は太陽系のみならず これまで見つかった系外惑星を含めても 最大の惑星である 木星はたくさんの氷を集めたため そのガスの 大成分は水素と酸素である 木星の質量があと 0 倍大きかったら 太陽のような光り輝く恒星になっていたと考えられている 木星の巨大な引力が小惑星帯にある天体の軌道を乱し 互いの衝突を引き起こし 多くの小惑星をつくったと考えられている 木星よりはるかに重い系外惑星がたくさん見つかっている 木星の大気組成は太陽と似ており 水素とヘリウムが 大成分 現在の木星の 00 倍程度の質量でないと 核融合反応は開始しない 進化した星の中には ヘリウムの核融合反応が進行しているものがある この反応でつくられる元素は何か 最も適当なものを選べ 水素 (H) 炭素 (C) 鉛 (Pb) ウラン (U) 太陽のような主系列星の中心部では 水素の核融合反応が起こり ヘリウムが生成されている 恒星が進化して十分大きな密度と温度になると ヘリウムの核融合反応が起き 炭素が合成される さらに 恒星内部で核融合反応が進むと 酸素 ケイ素 と合成され いくつかの過程を経て鉄までの元素ができる 主系列星の内部ではこれ以上に重い元素は合成されない 鉛は 赤色巨星で主に合成され ウランは超新星爆発時につくられる 球状星団 M の中に見られる赤く明るい星たちは どのような星か 赤色巨星 赤色矮星 原始星 褐色矮星 球状星団は太陽よりも古いため 主系列星から進化した赤色巨星が多数見られる 赤色矮星も数多くあるはずだが 赤色巨星と比べると桁違いに暗いため 球状星団中の赤く明るい星は全て赤色巨星である また 球状星団は古く ガスをほとんど伴なわず 新たに星形成は起こらないので 原始星は見られない 球状星団の年齢では 褐色矮星は冷えて暗くなり 観測できない 超新星爆発を起こす星は 主系列星の頃に太陽の何倍の質量が必要か 以下の中から最も適当なものを選べ 超新星爆発を起こすためには 太陽の 8 倍以上の質量が必要だと考えられている 0. 倍 0.8 倍 倍 0 倍 0

11 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 ダークマターの説明として適切なものを次の文から選べ 星が形成される領域に存在し 背景の星の光を遮るので大量に存在する領域は暗く見える 詳細は不明だが 重力と反対の斥力の源となり宇宙膨張に影響を与えると考えられている 電磁波では観測できないが 重力は働くので星や銀河の分布に影響を与える ビッグバンの後 初期の星の誕生までの光が存在しない暗黒の時期 は暗黒星雲の説明 はダークエネルギーの説明 は宇宙の暗黒時代の説明 ガリレオは 地球が動くなら星は反対方向に動くはずだ という反論に対応できなかった この事実 ( 年周視差 ) を発見したのはだれか 88 年に はくちょう座 番星年周視差 0." を発見した 8 ハレー ハーシェル ベッセル ハッブル 8 0 年現在 アメリカの宇宙監視ネットワークによって監視されている約 0cm 以上のスペースデブリは少なくとも何個あるか 約 万 000 個 約 8 万 000 個 約 0 万 000 個 約 0 万個 このうち 000 個は運用中の宇宙機 推定では 直径 ~0cm ほどの粒子は およそ 0 万個 cm 以下の大きさのものは およそ数千万以上あるだろうと考えられている ハビタブルゾーンに関して間違っているものはどれか 親星の周辺で水が液体で存在することが可能な領域 ハビタブルゾーンの惑星の大気には酸素が含まれている どのような星に対しても決まった距離の領域ではなく 親星の質量や温度によって変わる 太陽系の惑星では地球のみがハビタブルゾーンに含まれる ハビタブルゾーンは 親星の周辺で水が液体で存在できる軌道領域で 惑星の大気組成は関係ない 0 0 下図は太陽の構造のイメージである プラージュが見られるのは図中のどれか アルファベットとその名称の組み合わせが正しいものを選べ プラージュは活動領域で複雑に交差する磁場によって彩層のガスが明るくなる現象である よって が正解となる A は彩層ではなくコロナ C はプロミネンスではなく黒点 D は名称は正しいが プロミネンスは彩層上空に浮かぶガスの塊であるためプラージュが見られる場所ではない A で彩層 B で彩層 C でプロミネンス D でプロミネンス 宇宙を構成する元素で一番多いものは水素である では 二番目に多い元素は何か ヘリウム (He) 酸素 (O) 鉄 (Fe) ウラン (U) ビッグバン宇宙の初期に最初に形成された安定な素粒子は陽子や電子だったので 最初の元素は水素だった ビッグバンの高温状況下で水素の一部 ( 割程度 ) が核融合してヘリウムに変換されたが ビッグバン膨張とともに宇宙の温度が急激に低下したため 他の元素はほとんどできなかった ( リチウムはすこし合成された ) 他の元素は星の内部の核融合で形成されたが 水素およびヘリウムに比べると微量である

12 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 太陽質量の 0. 倍から 倍までの主系列星が観測される星団は ガスが収縮を始めてからどのくらい経過しているか 00 万年 000 万年 億年 0 億年 ガス雲の内部でガスが同時に収縮を始めても 質量により主系列星に到達する時間が異なり 太陽質量の 倍の星は約 0 万年 太陽質量の 0. 倍の星は約 億年後に主系列に到達する 一方 太陽質量の 倍の星は 主系列星となってから. 億年後にはすでに主系列を離れてしまう 我々の銀河系のハローに見られる球状星団には 通常 質量の大きな主系列星 (OB 型星 ) が含まれていることはない それはなぜか 大マゼラン雲には 若い球状星団も発見されている 大マゼラン雲は金属量が少なく 我々の銀河系が形成された頃とよく似た環境をもつと考えられている 質量の大きな星は寿命が短いので すぐに超新星爆発で消えてしまうため これらの球状星団では もともと質量の大きな星が形成されなかったため これらの球状星団は形成途上にあり 質量の大きな星はこれから形成されるため 実際には質量の大きな星も多数含まれているが 星団を構成する星の数があまりに多いので なかなか発見できないため 銀河の形成過程について述べた次の文のうち 正しい文はいくつあるか a. 大きい銀河が分裂して矮小銀河ができる b. 宇宙誕生初期に領域ごとに物質密度のわずかな違いが存在した c. 銀河の形成プロセスは現在も続いている d. ガス密度が濃い領域にダークマターが集積した a. 間違い 矮小銀河が衝突 合体し大型銀河ができたと考えられている b. 正しい c. 正しい d. 間違い 初期にダークマターの分布のゆらぎにより密度の濃淡ができ ダークマター密度の高い領域にガスが集積していったと考えられている すべて正しい 正しい文は つ 正しい文は つ 正しい文は つ 次の天体を小さい順に並べるとどうなるか a. 銀河系 b. 大マゼラン雲 c. かに星雲 a<b<c a<c<b c<b<a c<a<b a. 銀河系の直径約 0 万光年 b. 大マゼラン雲の直径は約. 万光年 大マゼラン雲は矮小銀河 c. かに星雲の直径 約 光年 かに星雲は超新星残骸であり銀河系内の天体天体の種類と大まかな大きさの関係を把握しておくと 細かい値を知らなくても判断できる

13 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 スカイラブ実験における宇宙環境の人体への影響をみたとき 時間が経過しても人体が適応できないものは次のうちどれか 赤血球量 神経前庭系 骨 カルシウム代謝 体液シフトと電解質バランス 適応の早い順に 宇宙酔いなどの神経前庭系 むくみなどの体液シフトと電解質バランス 赤血球量の減少が挙げられる 宇宙酔いは数日で むくみは数週間で改善する 適応に一番時間がかかる赤血球数の減少 ( 宇宙貧血 space anemia) は 飛行開始後約. カ月で % ほど減少し さらに. カ月後には正常に復する しかし骨 カルシウム代謝は 骨の形成と吸収のバランスが吸収過多となり 尿や大便からのカルシウム排出が飛行中回復することはない そのため骨の吸収を防ぐ医薬品を服用する アミノ酸の D 型 ( 右手型 ) L 型 ( 左手型 ) について正しいのはどれか 構成している原子の種類や数は D 型 L 型ともに同じである 分子の立体構造が上下左右を反転した形になっている 試験管で化学合成すると D 型と L 型の合成比率はどのような場合でも : となる 生体内では D 型アミノ酸だけが使われている D 型と L 型は鏡映対称になっており 生体内では L 型アミノ酸のみが使われている 円偏光が当たる環境では合成比率に差が出ることが知られており この非対称性が宇宙での生命発生の鍵かもしれないと考えられている 0 8 アメリカの天文学者フランク ドレークが考案したドレークの式は何を見積もることができる式か 次の中から選べ ロケットなどの交通手段を用いて往来できるような銀河系内の宇宙文明の数 電波を用いて地球と交信できるような銀河系内の宇宙文明の数 銀河系内で地球文明の程度に発達した宇宙文明の数 銀河系内に限らず全宇宙で地球文明の程度に発達した宇宙文明の数 ドレークの式は つの要素の積の形をしている これら要素は大きく天文学的要因 生物学的要因 社会学的要因の つに分けられるが 単に宇宙文明の数を見積もる式ではなく 電波により地球と交信できるような銀河系内の文明の数を見積もるものである 主系列星の光度が質量の 乗に比例するとして 太陽の 倍の質量をもつ主系列星の寿命はどの程度になるか 太陽の寿命を 00 億年として求めよ 億年 億年 億年 億年 光度は単位時間に放射されるエネルギーの尺度ともなり 核融合の燃料となる水素の消費の速さを示すこととなる 題意より太陽の 倍の質量をもつ星は 倍の速さで水素を消費する 一方 主系列星の質量は含まれる水素の量に比例していると考えられるので この星に含まれる水素の量は 太陽の 倍である 倍の燃料があるが 倍の速さで消費してしまうこの星は で太陽の 分の の寿命をもつ 00 億年 億年 実際には 主系列星の光度は質量の ~ 乗に比例する ( 主系列星の質量光度関係 ) 0 渦巻銀河に見られる渦状構造に 直接関係しない言葉はどれか 差動回転 密度波 巻き込みの困難 活動銀河核 銀河の回転は 中心ほど角速度の大きい差動回転なので パッと考えると ゼンマイのようにキリキリどこまでも巻き込まれて 今見えているような美しい形を保てないのでは? という巻き込みの困難の問題が生じる 銀河の腕は 実は密度波であり 恒星の密度が高くなっている場所が渦状のパターンとして認識されるのである 高速道路で 皆がブレーキをかけやすい場所では交通渋滞が起きて車の密度が高くなる現象に似ている 国際宇宙ステーション (ISS) に カ月間滞在した宇宙飛行士の被曝線量は 地上で カ月間生活した場合のおよそ何倍になるか 最も近いものを選べ 0 倍 0 倍 00 倍 000 倍 ISS 滞在中の宇宙飛行士の被曝線量は 日当たり約 ミリシーベルト 地上では 年間で約. ミリシーベルトといわれている つまり ISS 滞在中の 日当たりの放射線量は 地上での約半年分に相当する そのため 宇宙飛行士は可能な限り被曝線量を計測し クルークォーターと呼ばれる放射線被曝軽減用の退避設備が備えられている 宇宙の歴史を 年のカレンダーにみたてると 地球の誕生月はいつか 宇宙が誕生してからおよそ 億年 太陽と地球が誕生するまでおよそ 0 億年である 月 月 8 月 月 そこから計算すると =0. 億年 0 0.=0 日で 地球の誕生月は 8 月となる

14 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 太陽系全体の質量のうち太陽の質量が占める割合はどの程度か 次の数値のうち一番近いものを選べ.%.0% 0.0% 0.0% と もう少し正確には.8% であり ほとんどの質量が太陽に集中している この事実がケプラーの第 法則を成り立たせている すなわち一般化されたケプラーの第 法則において 各惑星の質量が太陽質量に比較して無視できるため全ての惑星で同じ値となるのである 公式テキストの記述に従い も正解とします 銀河系では 年に約 0 個の恒星が新しく生まれる 銀河系の恒星のうち % が超新星爆発を起こし さらにその % がブラックホールになるとすると 銀河系には何個のブラックホールが存在することになるか 銀河系で恒星が生まれるようになって 00 億年が経過したものとして計算せよ 00 万個 000 万個 000 万個 億個 0 個 00 年 % %=000 万個超新星爆発を起こす星は太陽質量の 8 倍以上の質量をもち また星の寿命は質量の 乗から 乗に反比例するのでこれらの星は長くても 億年程度で超新星爆発を起こす また 生まれてから 億年程度の星はまだ超新星爆発を起こしていないものもあるだろう これらの期間を考慮しても 00 億年に比べると小さいので上の式はほぼ正しいといえる またブラックホールの寿命は非常に長いと考えられているので 00 億年程度では消滅することはない なお これらの数値が正しいと証明されているわけではない 太陽圏について正しく述べたものを選べ 太陽の重力が及ぶ範囲 太陽が肉眼で見える範囲 太陽の大気である彩層が広がっている範囲 太陽磁場の影響や太陽風が及ぶ範囲 太陽磁場の影響や太陽風が及ぶ範囲を太陽圏といい 太陽からの距離 0 億 km の範囲までだと考えられている 太陽の重力は太陽圏よりさらに外側にまで広がっており オールトの雲あたりまでだと考えられている 太陽が肉眼で見える範囲はかなり遠方にまで及び 近隣の恒星まで含んでしまう 彩層は太陽の光球上空約 万 km までの範囲 太陽の可視放射スペクトルには 数多くの暗線がみられる この理由について最も適当なものを選べ 太陽の部分部分で温度が違う 黒点の部分が暗く見える 太陽周辺のコロナの影響 太陽大気中の様々な元素が それぞれ固有の波長の光を吸収する 太陽などの恒星スペクトルの暗線は その恒星大気の吸収線を意味する つまり 恒星大気中のそれぞれの元素が固有の波長の光を吸収することによって暗く見える 太陽は表面が平均的に 000K であり 場所によって ( たとえば黒点部 ~000K コロナ ~00 万 K) と温度が異なるがそれによって暗く見えているわけではない 宇宙で最初に水ができたのはいつ頃だと考えられるか ビッグバンのとき 最初の星が誕生したとき 最初の超新星爆発の後 地球ができたとき ビッグバン直後にはヘリウムより重い元素はなく 現在宇宙で見られる重元素は星内部の核融合反応でつくられたものが 超新星爆発で宇宙空間に放出されたものである 水は水素と酸素からなるため 最初の超新星爆発によって酸素が宇宙空間に放出されるまでは 水はなかったと考えられる 8 静止衛星を打ち上げるのに他の条件が同じならば 発射のための燃料コストを抑えられると考えられる射場は次のうちどれか ( ) 内は射場の所在地国名を示している 内之浦宇宙空間観測所 ( 日本 ) 種子島宇宙センター ( 日本 ) NASA ケネディー宇宙センター ( アメリカ ) ギアナ宇宙センター ( フランス領ギアナ ) 静止衛星は 打ち上げ後に軌道傾斜角を 0 にする必要があるため できるだけ赤道に近い射場から打ち上げる方が コストとリスクを抑えることができる ギアナ宇宙センターは北緯約 NASA ケネディー宇宙センターはおよそ北緯 8 内之浦宇宙空間観測所は北緯約 種子島宇宙センターは およそ北緯 0 生物がそなえるべき 条件として適切ではないものはどれか 外界から物質やエネルギーを取り込み物質代謝する 外界と境界によって隔てられた細胞のような構成単位をもつ 炭素原子を分子構造の中心とする有機化合物を主体とする 自分自身とほぼ同じものを自己複製し自己増殖する 有機物質は炭素原子を分子構造の中心とするが 生命体が必ずしも炭素原子を分子構造の中心とする必要はない 宇宙生命には炭素の代わりにケイ素を使うものが存在するかもしれない 0

15 第 回天文宇宙検定 級問題 解答 80 次の写真の中から超新星残骸を選べ は超新星残骸のかに星雲で 他のつは惑星状星 雲 ( ふくろう星雲 らせん星雲 リング星雲 ) である

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スライド 1 グループ発表天体核研究室 低光度ガンマ線バーストの起源 D2 当真賢二 宇宙ひもを重力レンズで探る D3 須山輝明 2006 年度物理学第二教室教室発表会 @ 第四講義室 天体核研究室の大雑把な研究グループ 天体物理学中村 犬塚 井岡 山田 PD: 町田 石津 三浦 D3: 道越 宇宙論中村 田中 早田 D3: 須山 D2: 横山 D1: 泉 M2: 棚橋 村田 D2: 井上 ( 剛 ) 当真 D1:

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