いくつかの死んだ星の核の奥深くで、熱核爆弾がカチカチ音をたてているかもしれません。新しい理論的研究は、白色矮星として知られる特定の恒星の死体が、大規模な超新星爆発を引き起こす臨界量のウランをどのように蓄積できるかを追跡しています.
この発見は、鉄やニッケルなどの重元素を生成する役割を担う白色矮星の破壊習性についての洞察をもたらす可能性があります。白色矮星超新星は、50億個の太陽の力で周囲を照らしており、天文学者はそれらを「標準的なろうそく」として使用して、宇宙全体の広大な距離を測定してきました.しかし、そのような爆発はまだ完全には理解されておらず、新しい研究は、このタイプの超新星の特定の、異常に暗い観測を説明することができます.
「面白い結果です」と、ワーウィック大学の天体物理学者 Pier-Emmanuel Tremblay 氏は述べていますが、同氏はこの研究には関与していません。
寿命の終わりには、太陽の 10 倍までの質量を持つ星が膨らみ、外側の層を脱ぎ捨てます。これにより、ほぼ完全に裸の原子核と自由電子で構成された、焼け付くような高温の地球サイズのコアが残ります。
電子の特定の量子力学的特性により、電子がさらに圧縮されるのを防ぎ、密度の高い実体を保持することができます。白色矮星と呼ばれるこの残骸は冷え始め、最終的に数十億年かけて巨大な固体結晶に凍結します.
最も重い元素が最初に凍結し、堆積物のように死んだ星の中心に沈みます。イリノイ州立大学の理論物理学者 Matt Caplan と彼の同僚は、周期表で最も重い元素の 1 つであるウランが白色矮星の内部に蓄積する可能性があるのではないかと考えるようになりました。
元素の希少な同位体であるウラン 235 は、自発的に分裂し、中性子とエネルギーを放出します。同位体の臨界質量が近くにある場合、中性子は連鎖反応で他のウラン 235 原子核に衝突し、強力な爆発を引き起こします。
「それはばかげた考えです」と Caplan は認めます。 「パンデミックの間、この奇妙な問題について考えていたのは、退屈な理論物理学者の集まりでした。」
白色矮星は主に炭素と酸素です。ウランは 1 兆分の 1 にすぎません。しかし、カプランと彼の共著者であり、インディアナ大学ブルーミントンの核天体物理学者であるチャック・ホロウィッツは、白色矮星が冷却するにつれて、最初の数億年以内に、ウラン、トリウム、および鉛を含む砂サイズのフレークの粒子が沈殿する可能性があると計算しました。
これらの結晶内のウラン 235 の濃度は驚くほど高くなります。 「突然、原子核は 1 兆分の 1 ではなく、10 分の 1 になりました」とカプランは言います。 「つまり、爆弾を持っている可能性があるということです。」
ウランが臨界質量に達すると、自然に爆発し、白色矮星の炭素と酸素の埋蔵量に火がつき、激変する超新星爆発が発生します。調査結果は今月、プレプリント サーバー arXiv に掲載され、Physical Review Letters での公開が承認されました。 .
今のところ、シナリオは仮説のままです。 Caplan は、他の研究者が超新星の強力なコンピューター シミュレーションでこの理論をテストできるようになることを望んでいます。このような研究は、天文学者にそのような発作を見つける方法を教えてくれるかもしれません.
それでも、白色矮星の内部組成についてはあまり知られていないため、爆発を引き起こすのに十分なウラン 235 が含まれているかどうかは不明である、と Tremblay は述べています。
「物理学は非常に興味深いと思います」と彼は言います。 「しかし、これが起こったのか、それとも起こるのかを自問する必要があります。」
