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中性子星のライフサイクル/デイビッド・ラニー




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中性子星のライフサイクル

講演者:David Lunney(デイビッド・ラニー)

百年ごとに銀河系のどこかで大質量星が燃料を使い果たします。その構造を支える十分なエネルギーを作れないため、重力崩壊により超新星爆発を起こします。そのような恒星の終焉は、宇宙で最も密度の高い天体の1つとして知られる中性子星の誕生です。デイビッド・ラニーが中性子星とは一体何なのかを探求します。

講師: デイビッド・ラニー

監督: JodyPrody

このビデオの教材 : The life cycle of a neutron star - David Lunney

デイビッド・ラニー: 中性子星のライフサイクル | TED Talk

中性子星とは何か

大質量星が燃料を使い果たして、重力崩壊により超新星爆発を起こす。その時に誕生するのが中性子星。知られている中で宇宙で最も高密度の天体の1つで、極めて高密度に凝縮された物質でできた未知の物理学の実験室だ。

 

中性子星とは、内部では陽子と電子が融合して中性子となり、超流動体という摩擦の無い液体を形成し、それらが殻で囲まれているコンパクトな球体。これは超高密度で貨物を満載したコンテナ船の質量を1本の髪の毛の大きさに圧縮したものやエベレスト山の質量を角砂糖1個分に圧縮した密度と等しくなる。

中性子星誕生の予兆

中性子星になる大規模な予兆は、スピンが起こること。恒星が崩壊するとき、一般的に数百万kmの大きさの恒星は、わずか25km程度の大きさの中性子星へと圧縮されるが、恒星が最初にもっていた角運動量は保存される。フィギアスケーターが両手を内側に寄せると回転が加速するのと同じ理由で中性子星は元の恒星よりもずっと高速に回転する。最速の中性子の回転記録は1秒間に700回転、つまり表面上の1点が光速の5分の1以上で空間中を回転する。

中性子星の特徴

中性子星はまた知られる限りの天体の中で最強の磁場を持っている。この集中した磁力が渦を形成し、磁極から電磁波を放射する。磁極同士を結ぶ線は常に中性子星の自転軸と一致しているとは限らず、電磁波は灯台の光のように回転し、地球から見ると瞬きしているようにみえる。これをパルサーと呼ぶ。1967年に天体物理学者のジョスリン・ベルが、この興味深い点滅信号を発見し、事実上最初の間接的な中性子星の発見となった。猛烈に回転する中性子星も晩年には何十億年かけて遅くなる。電磁波や重力波の形をとってエネルギーを放射していくからだ。しかし、全ての中性子星が静かに消滅するわけではなく、ブラックホールへと壊滅的な崩壊を起こす。

 

多くの恒星が連星系をなしているが、その内わずかなものだけが2つの中性子星からなる連星系としてワルツのように互いの周囲を回り、最後に1つに合体する。最終的に衝突する時に時空に重力波を送りだす。それは静かな湖に石を投げて水面にさざ波が広がるかのようだ。

一般相対性理論の実証

アインシュタインの一般相対性理論は、この現象を100年以上も前に予言したが、直接的に実証されたのは2017年に重力波観測所のLIGOとVIRGOが中性子星の衝突を観測した時だった。他の望遠鏡は同じ衝撃から発させられたガンマ線、閃光、後れてX線、電波信号などを検出した。それは天文学史上最も研究がなされた事象となった。そこから貴重なデータが得られ、重力波の速度を突き止め、天文学の重要な理論を裏付け、金やプラチナなどの重元素の起源の証拠を掴むのに役立った。

さらなる秘密

中性子星はまだ秘密を隠し持っている。LIGOとVIRGOは、より多くの衝突を検知するため改良中。それは高密度でパルスを発生しながら回転する磁場をもったこのような天体の壮絶な終焉が宇宙について語ってくれることをもっと学ぶのに役立つことだろう。

感想

言ってることはわかるんだけど、わからない感じがする気持ち悪さがある。 たぶんわかってないからそう感じるんだろうけど。自分なりに完結にまとめてみようと試みたけど断念した。最初に動画を観ても字幕を追いながらだと無理だったので、まず文章だけ読んで大まかに理解した後、動画を止めながらゆっくり観た。それでも難しかった。

 

要するに中性子星という超高密度の天体同士が衝突した際にでる重力波を観察すると宇宙に関するいろいろなことが分かると理解した。中でも「金やプラチナなどの重元素の起源の証拠」が分かるかもしれないというのが気になる。起源の証拠がわかれば何か具体的な恩恵がありそうなので。一から作れるとかはないと思うけど。

 

とにかくこの動画を観て自分の知識の無さを実感した。教養がない。絵と一緒に説明してくれるのでわかりやすいのかと思いきや、そうでもないという。興味深くはあるので、こういう動画がすんなり頭に入って理解できるように宇宙のことを勉強してみようかなという気持ちになった。