星は人間の短い寿命には無限に見えるかもしれませんが、永遠に生きるわけではありません。最終的に、すべての星は燃料供給を使い果たし、死に始めます。私たちのホームスターのように、低質量の星はゆっくりと膨張し、外側の層を脱ぎ捨ててから白色矮星に戻ります。一方、大質量の星は、より大きな勢いで消えていきます。
太陽の 4 倍以上の大きさの星は、激しい超新星爆発を起こす可能性があります。それらの外層を宇宙に放り投げると、印象的な光のショーが作成され、しばしば星雲が後に残ります。光のショーが終わると、これらの死にかけている星は、中性子星として知られる超高密度のコアを残します。星が死んだ後に何が起こるかを詳しく見て、中性子星に関するエキサイティングな事実を調べてみましょう。
中性子星の形成
私たちはすでに超新星についてよく知っています — 夜空の死にかけている星を示す明るい閃光です。爆発が終われば星の核に残るのは中性子星だけです。超新星はまた、星が熱と光を発生させる核融合反応を生成する能力の終わりを示します。その反応がなければ、コアの崩壊を止めるものは何もありません.
時間が経つにつれて、中性子星はますます密度が高くなり、直径が約 20 km (12.5 マイル) になるまで縮小します。これはハーフマラソンの距離よりも短い距離ですが、中性子星の表面を走り回ろうとは思わないでしょう。
原子の崩壊
中性子星の引力は非常に大きく、地球上で私たちが経験する引力の 1,000 億倍以上です。中性子星に足を踏み入れることができたとしても、重力が押しつぶされ、人体は数秒で押しつぶされてしまいます。中性子星で押しつぶされるのはそれだけではありません。
宇宙の大部分では、原子構造はかなり普遍的です。原子には、陽子、中性子、およびさまざまな数の電子が含まれています。中性子星の重力は非常に強いため、これらの原子結合が分解され、陽子と電子が結合して中性子になります。このプロセスは、星の名前の由来でもあります。天文学者は、中性子星の核がどのように見えるかを知りませんが、中性子超流動で構成されているのではないかと考えています.
小さじ 1 杯 =10 億トン
これらの残りの星は信じられないほど密度が高く、直径がわずか 20 km の小さな星は、太陽の質量の約 1.4 倍です。小さじ1杯のその物質を摂取するのに十分近づくことができれば、それは10億トン以上の重さになります.
ありがたいことに、または見方によっては残念ながら、現在理解されている物理法則と重力では、中性子星に十分近づいてサンプルを採取することはできません。
スケーターのようにスピン
アイススケーターが氷の上を難なく滑るのを見たことがありますか?特に彼らが回転し始めたとき、それは驚くべきことです。追加の外部の勢いがなくても、腕と脚を体の中心に近づけるだけで速度を上げることができます。この原理は、角運動量の変換として知られています。同じ原則が、私たちが理解している中性子星に関する事実にも当てはまります。
中性子星が形成されると、自転が始まります。星が回転すると、その動きによって星が圧縮され、さらに収縮します。時間の経過とともに、密度が増加します。時間の経過とともに減速する可能性がありますが、ほとんどの中性子星はまだ回転しています。
重力レンズのプロセス
天文学者が電磁スペクトルの他の部分を検出できる望遠鏡を使用している場合でも、見通し線の問題に対処する必要があります。ほとんどの場合、惑星や恒星の裏側は、運良く回転しているのを確認できない限り見ることができません。中性子星の場合は、重力が大きいためそうではありません。
このプロセスは、重力レンズ効果として知られています。中性子星の重力は非常に大きいため、中性子星が放出する放射線が曲げられます。髪を切った後、2枚の鏡を使って後頭部を見るのと同じです。曲げ放射は鏡として機能し、天文学者は星が回転するのを待たずに裏側を観察することができます。
中性子星の種類
私たちが宇宙で観測したほとんどのものと同様に、中性子星にはさまざまな種類があります。
パルサー
中性子星が自転していると述べたのを覚えていますか?時々、それらが回転するときに、放射線のバーストを解き放つこともあります.地球からそれらを観察すると、中性子星の回転とこれらの放射バーストが組み合わさって、星が脈動または点滅しているように見えることがあります。この行動により、パルサーという名前が付けられました。
パルサーは、死んだばかりの恒星であることが多く、まだ燃やすエネルギーが残っています。通常、数百万年経つと燃料がなくなり、点滅しなくなります。この時点で、それらは通常の中性子星になります。現在、天文学者は約 2,000 個の既知のパルサーしか確認していませんが、中性子星はかなり多く存在します。
マグネター
宇宙は美しいだけでなく恐ろしいものです。マグネターは、中性子星の別の形態です。標準的な中性子星の 1000 倍以上の磁場を持っていることから、その名前が付けられました。マグネターは、古典的な中性子星よりもゆっくりと回転します。
宇宙で生き残るためには、マグネターに近づきすぎないようにしましょう。天体物理学者のポール・サッター氏によると、マグネターから 1,000 km (600 マイル) 以内に近づくと致命的となる可能性があります。 「磁場は、生体電気を混乱させるだけでなく、神経インパルスをばかげて役に立たなくするだけでなく、分子構造そのものを混乱させるほど強力です。マグネターの磁場では、あなたはちょっと…溶けてしまいます。」
衝突する重力波
天文学者は、以前に複数の星が互いに周回していることを観察しました。軌道上の星の数にちなんで名付けられたこれらの星系には、1 つまたは複数の中性子星が含まれることもあります。他の多星系と同様に、軌道を回る中性子星は最終的に互いに衝突し、巨大な重力波を解き放つ可能性があります。天文学者は、このイベントを「キロノバ」と呼んでいます。これは、標準的な超新星よりも最大 1,000 倍明るいためです。
2017 年、天体物理学者はこれらのキロノバの 1 つから重力波を検出しました。その波は宇宙全体に波及するほどの強さでした。天文学者は、中性子星が衝突するとどうなるかはまだわかっていませんが、それらが結合して超大質量マグネターになると理論付けられています。彼らは、これらの衝突が宇宙で生命を生み出すために必要なツールであること、または少なくとも生命が出現するために必要な構成要素であることを知っています.
重元素の供給源
これらの大規模な星間衝突によって解き放たれるのは、生命を生み出す要素だけではありません。金やプラチナなど、私たちが地球上で使用している重元素の多くは、2 つの中性子星が衝突したときに生成されます。
一部の研究者は、私たちが地球上に持っているすべての金とプラチナ、そしておそらく宇宙のすべての金とプラチナが、これらのキロノバから生じたのではないかと疑っています。
一般相対性理論の確認
彼の多くの予測の中で、アルバート アインシュタインは、重力波も光の速度で移動することを理論化しました。最近まで、その理論を確認する方法がなかったため、修正された重力の実践につながりました。物理学者は、計算で重力波に異なる速度を使用します。
2017 年のキロノバからの重力波を検出したとき、このイベントからの光波と重力波は、互いに 1.7 秒以内に到着しました。この発見は、アインシュタインの一般相対性理論を効果的に確認し、修正重力の実践を一気に破壊しました。
中性子星に関する事実はまだ解明されていません
人類は、宇宙に対する私たちの理解においてまだ非常に若いです。私たちはもう幼児ではありません。よちよち歩きの幼児のように、身の回りの世界を理解しようとしながら、あらゆるものを探求し、あらゆるものを口に入れます。いいえ、それはエアロックから頭を突き出して隕石をなめたり、宇宙の匂いを調べたりするように誘うものではありません。私たちはまだ学んでおり、学ぶべきことはまだたくさんあります。現在私たちが理解している中性子星に関する事実は、2017 年のキロノバ以前に理解されていた事実とは異なります。中性子星について好きな事実は何ですか?
