宇宙地球科学Ⅱ

冷たい暗黒物質が支配する宇宙の構造形成について、正しいものを選べ。

• 大きなダークマターハローが最初にできて、それが分裂していく。

• 大きいダークマターハローと小さいダークマターハローが同時にたくさん生まれて、そ の後は進化しない。

• 小さいダークマターハローが最初にたくさんできて、それらが合体集積して大きなも のに成長していく。

• 宇宙はのっぺりとした一様な物質分布で、そのまま塊などを作らずに膨張していく。

光で目に（つまり電磁波で）見える銀河の周りを取り囲んでいると考えられている ダークマターハローの大きさはどのくらいか。

• . 1 メガパーセク (Mpc)

• . 1 キロパーセク (kpc)

• 10 キロパーセク

• 100 キロパーセク

銀河の形態には様々なものがあるが、赤や黄色の古い星が比較的多いのは、どの銀 河か？

• 渦巻銀河 (Spiral)

• 楕円銀河 (Elliptical)

• 不規則銀河（Irregular)

• 棒状渦巻銀河（Barred spiral)

ハッブルは銀河の形態分類（ハッブル系列）を提唱したが、当初はどのように考え ていたか。

• 楕円銀河が進化して、渦巻銀河になっていった。

• 渦巻き銀河が進化して、楕円銀河になっていった。

• 不規則銀河が進化して、楕円銀河になっていった。

• 棒状渦巻銀河が進化して、不規則銀河になっていった。

2015 年 9 月 14 日の重力波の観測により、ブラックホールに関してどのようなことが わかったのか。以下の選択肢から適切なものを選べ。

• ブラックホールは合体し大きくなる。

• ブラックホールは光すら逃さず吸い込む。

• ブラックホールには硬い表面が存在する。

楕円銀河の星形成史について、正しいものを選べ。

• 過去にはほとんど星形成がなく、現在の宇宙に近いときに多くの星形成があった。

• 断続的に星形成が起きている。

• 初期の頃にたくさん星形成が起こり、その後はほとんど形成されなかった。

• 定常的に星形成がずっと起き続けている。

太陽質量を1 𝑀⊙ = 2 × 1030 kg とする。太陽は全て水素原子 (質量 1.7 × 10−27 kg) で出来ているとしよう。核融合反応で水素原子 1 個は 1.6 × 10−13 J (∼ 1 MeV)のエネル ギーを生み出すことができるとする。現在太陽は 3.8 × 1026 W で輝いている。太陽は一 生の間ずっとこの光度で輝くと仮定すると、太陽の寿命は何年ぐらいと見積もられるか。 以下の選択肢から最も近いものを選べ。

• . 1 万年

• 100 万年

• 1 億年

• 100 億

物体の絶対温度 𝑇 と、その物体が放射する主な光の波長𝜆の間には、おおよそ 𝑘𝑇 ∼ ℎ𝑐 𝜆 の関係が存在する。ここで、ボルツマン定数 𝑘 = 1.4 × 10−23 J K −1、プランク定数 ℎ = 6.6 × 10−34 J s、光速 𝑐 = 3.0 × 108 m s −1 である。波長 10Å(=10−9m) の X 線を主に放射 する物体の温度はどのぐらいか。以下の選択肢から最も近いものを選べ。

• . 10 万度

• 1000 万度

• 10 億度

• . 1000 億度

地球をブラックホールにするためには、半径をどのぐらいまで圧縮しなければなら ないか。重力定数𝐺 = 6.7 × 10−11 m3 kg −1 s −2 、地球質量6.0 × 1024 kg とする。以下の選 択肢から最も近いものを選べ。

• 1 µm

• 1 mm

• 1 cm

• 1 m

光も逃がさないはずのブラックホールが、X 線で観測できるのはなぜか。理由とし て適切なものを以下の選択肢から選べ。

• X 線は特殊な光なので、ブラックホールの重力の影響を受けないから。

• ブラックホール周辺に高温度の降着円盤が形成されるから。

• ブラックホールの周辺には、エネルギーを放出するホワイトホールが必ず存在するか ら。