DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

超新星、大質量星の最期

今日は超新星爆発について書いていきたいと思います。

超新星爆発とは大質量星の崩壊時に起こる最大規模の爆発現象であり、中心部には中性子星、またはブラックホールが残ることが多いで

では、順を追って書いていきたいと思います。

 

1. 大質量星の最期、超新星爆発

恒星にはいろいろな質量のものがあり、前の記事にも書いた通り、低質量星が大半を占めています。

そして太陽の質量は全恒星の中でも重いほうであります。

では、どれぐらいの恒星から大質量と言うかと言いますと超新星を起こせる8倍以上だと考えています。

8倍と言うとどれぐらいかと言いますと...

シリウス、全然足りない(2倍)

レグルス、足りない(3.8倍)   ちなみにしし座のα星のこと

ポラリス、まだ足りない(6倍)  北極星のこと

カノープス、足りる(9.8倍)   全天二番目の星

 

カノープスぐらいでようやく大質量星と言え、これぐらいの質量があると超新星が起こります。

 

では、何故超新星が起こるかと言いますと恒星の中心核では核融合が起こっています。比較的年齢のいっていない恒星は水素からヘリウムを生成する反応が起こっており、この状態の恒星を主系列星と言い、太陽もこの状態です。

そして、中心核の水素がある程度尽きると核の外側で反応が起こり、中心部ではヘリウム→炭素の反応が起こります。

その後、太陽程度の質量の恒星はこの反応で終わり、外層部が放出され、中心部には主に炭素で占められた白色矮星と言う超高密度の残骸が残ります。

 

それでは、太陽質量の8倍以上の恒星ではどうなるのでしょうか?

太陽の8倍以上の質量の恒星では炭素核が更に大きな原子核になり、最終的には鉄56になります。鉄56の原子核は陽子数26、中性子数30で構成されており、全原子核中で最も安定であり、全ての原子核は鉄56を目指して変換していると考えられています。

中心核が鉄56になるとこれ以上核反応が進まなくなり、中心核の温度が急激に下がります。そして周りの物質が中心核に流れ落ち、それに対抗するために反発力が起こり、この反発力こそ超新星となります

 

 

 

2. とてつもない超新星の威力

超新星は宇宙の中でも最高レベルの現象であります。

それは当然であり、なんせ太陽の何倍の数倍の恒星が消し飛ぶからであります。

この超新星は平安時代でも観測されました

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参照: 5027x2946px #750347 Crab Nebula (2834.01 KB) | 02.05.2015 | By Gummies17

URL : http://lemerg.com/750347.html

 

これは1054年に観測された超新星爆発の残骸であるかに星雲です。

この星雲はおうし座にあり、かに座にはありません。

そして、この星雲は7000光年ほど離れているため超新星が起こったのは8000年ほど前になります。

おそらく8000年前に地球から7000光年も離れた箇所にある赤色超巨星が超新星爆発を起こし、この時の明るさはマイナス6等ほどになったと考えられています。

 

ちょっと待ってください。

7000光年も離れているのにもかかわらずマイナス6等とはとんでもない明るさではありませんか?

それは当然であり、超新星爆発の絶対等級は大体マイナス19等にも及ぶからです(驚)

マイナス19等と言いますと太陽の約34億倍の明るさであり、超新星爆発の威力が分かります。

 

これほどの威力であるので当然超新星周辺の影響も相当大きくなります。

威力の強さは光年単位で届き、シリウス(8.6光年)が超新星を起こしたら生命体は壊滅、ベガ(25光年)でも生命体は半壊します。

ちなみにシリウスやベガは超新星を余裕で起こせないので安心してください。

 

超新星を起こせる質量を持つ恒星で近いものとしては

スピカ(250)、ベラトリックス(255)、ベクルックス(280)、カノープス(309)がありますがカノープス以外は高温で極端に年齢を重ねた星ではなく、カノープスも今すぐ超新星を起こすような星ではありません。

 

また、超新星を早い段階で起こしそうな星(K,M超巨星)は

スハイル(ほ座λ, 545)、アンタレス(551)、ベテルギウス(497または642)、エニフ(ペガスス座ε, 689)、アハディ(とも座π, 807)であり、これらの星は十分離れているため安全です。

 

しかし、過去には超新星爆発によって滅びた生物があると考えられています。それは三葉虫であり、太陽系からの至近距離での超新星で多量のガンマ線が地球に降りそそぐことにより滅びたと考えられています。

現在の所は安全ですがこれから超新星が至近距離で起こる可能性も否めません。まあ、早くても数百万年後となると思いますが。

 

 

 

3. 超新星残骸、中性子星

超新星爆発が起こると中心核の鉄56は崩壊し、陽子と電子が合体することにより、中性子となります。これらの中性子が集まることにより、極超高密度な中性子星が形成されます。

そして、中性子星の表面には実は原子核があり、中性子星自体全て中性子と言う訳ではなく、陽子も存在するので原子番号0の巨大原子核と言う訳ではありません。

 

 

実は原子と言うのは非常にスカスカであり、原子の大きさが東京ドームだとすると原子核の大きさは1円玉ぐらいなのです。

また、原子の質量は原子核にほぼ全部集中しているため、原子核の質量は半径1cmの玉に東京ドーム級の玉の質量が詰め込まれているのと同じであります。

ちなみに直径10km程度の中性子星は太陽レベルの質量であります。 

また、中性子星の密度はスプーン一杯分が富士山並の質量を持っていると言われています。

ちなみに磁気も異常に強く、1000km以上離れていてもバラバラに引き裂かれ、自転速度も異常に早く、早いものでは0.01秒で一回転しています。

 

ちなみに脱出速度(その天体の重力を振り切るのに必要な最低速度)も10万km/sに達し、この速度が30万km/sになるとブラックホールになります。

 

とまあ、中性子星はとてつもない天体であることが分かります。

更に密度が大きくなると中性子星も崩壊し、クォークむき出しの星となり、この星のことをクォーク星と言います。クォークとは素粒子のことです。

 

このことより、ブラックホールは穴ではなく星であることが分かります。

 

結果として超新星は宇宙最大の現象と言えます。