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転写

中性子星は宇宙で最も極端で激しい天体の一つだ

数キロメートルほどの巨大な原子核の集まりであるが

恒星と同じほどの質量を持つ

そして、中性子星は非常に壮大な存在の死によって誕生する

恒星は繊細なバランスによって存在する

数万、数億、数兆トンの灼熱のプラズマが

重力によって内側に引っ張られ

膨大な力で物質を圧縮し、核融合が起きることで

水素が融合してヘリウムとなる

これが重力を押し返して外に出ようとするエネルギーを解放する

このバランスが続く限り、恒星は輝きながら安定することができる

最終的に、中心部の水素は全て核融合により燃焼し尽くす

その後、私たちの太陽のような中規模の恒星は、巨星という段階を経て、

ヘリウム、炭素、酸素といった元素を生成しては燃焼することを繰り返し

最終的には白色矮星になる

しかし、私たちの太陽の何倍もの質量を持つ星は

ヘリウムが燃焼し終えたところで、興味深い状況になる

しばらくして圧力と放射線のバランスが崩れて、

重力が勝ち、恒星は以前よりも強く押しつぶされる

恒星のコアは一気に活発に燃え上がり

恒星の外側の層は何百倍も膨張し、

より重い元素を融合し続ける

炭素は数百年でネオンに、

1年でネオンが酸素になり、

数ヶ月で酸素がシリコンになり、

そして一日でシリコンから鉄へ

そして…

…死だ

鉄は核融合の燃え殻だ

鉄は放射するエネルギーがなく、これ以上融合することはない

融合が突然停止し、バランスが崩れてゆく

核融合による外側への反発がなくなり

鉄のコアは強大な重力によって押しつぶされる

次に起こるのは…非常に素晴らしく、また恐ろしいことである

電子や陽子などの粒子は、互いに反発している

しかし、重力による崩壊の圧力はとても大きく、

電子と陽子が融合して中性子に変わり、

その後、中性子は原子核の中で互いに強く圧縮される

地球ほどの大きさの鉄球が、純粋な原子核物質のボールとなり、

１つの町ほどの大きさにまで縮むことになる

しかし、コアだけではない。恒星全体が崩壊し、

重力によって外層は光速の25%の速度で一気に収縮する

この内側への力は中心の鉄により跳ね返り、

外向きに爆発する衝撃波を生成し

星の残骸を宇宙へ放出する

これが"超新星爆発"と呼ばれるもので

その光は銀河まるごとを照らすほど

そして、星のコアの残りが中性子星となる

その質量は地球の質量の100万倍ほどだが

幅約25キロメートルの大きさにまで圧縮されている

その密度は非常に高く、地球上すべての人間を

1立方センチメートルに収めたものと同じだ

およそ10億トンの重さが

大きさにして、角砂糖１つ

別の言い方をすれば、エベレスト山がコーヒーカップに収まるほど

我々からしたら、中性子星は信じられないほど極端な存在だ

その重力は宇宙最強クラスで、

少しでも密度が高ければ、ブラックホールになる

光は捻じ曲げられ、

星の前面と、その後ろにあるものの一部まで見ることができる

その表面は100万℃に達する。なお太陽はわずか6,000℃だ

さあ、中性子星の内部を見てみよう

これらの巨大な原子核の集まりは恒星だが、

多くの点で、それらの構造は惑星によく似ていて

固体の地殻が液体のコアを包む

地殻は非常に硬く

最外層は超新星から残された鉄でできている

結晶格子の中に閉じ込められ

電子の海がそれらの間を縫ってゆく

深くなるにつれ、重力は原子核をより強く押し付ける

ほとんどが中性子に融合するため、陽子の数はますます少なくなっていき

ついに地殻の底に達する

ここでは、原子核が非常に強く押され

お互いにやがて触れ合う

陽子と中性子が並び替えられ、

長い筒や板状になって

数百万の陽子と中性子でできた巨大な核が集まって

スパゲッティかラザニアのような形を作る

これらは物理学者によって「核パスタ」とよばれる

核パスタは密度が非常に高いため、宇宙で最も硬い物質である可能性がある

基本的に破壊は不可能だ

中性子星内部のパスタの塊は

山を形成することもあるが

わずか数センチの高さでも

ヒマラヤ山脈の何倍もの質量がある

最終的に、パスタの下、星のコアにたどり着く

このように強く押された物質の性質がどんなものかはまだ不明だが

陽子と中性子は、クォークの状態で海のように一体となっている可能性があり、

それは"クォーク・グルーオン・プラズマ"と呼ばれる

これらのクォークの一部は、ストレンジクォークに変わる可能性があり、

“ストレンジ物質"となる可能性があるが

それについては別の動画にて解説している

または、陽子と中性子のままでいるかもしれない

答えはまだ誰もわからない。だからみんな科学で解き明かそうとしている

その話は文字通り非常に"重い"ものなので、話を戻そう

中性子星が崩壊すると、

バレリーナが腕を引いた時みたいに、非常に速く回転を始める

中性子星は天体のバレリーナで、毎秒何回転もする

この回転がパルスを生み出す

なぜなら、中性子星の磁場が電波ビームをつくり出すからだ

そして、中性子星が回転するたびに電波ビームが通り過ぎる

これらの電波パルサーは、最もよく知られているタイプの中性子星で

天の川銀河では約2,000個のこのような中性子星が確認されている

これらの磁場は宇宙で最も強く

地球の1000兆倍もの強さだ

少し回転が落ち着くまでは、それらは「帯磁星」と呼ばれる

しかし、完全に最高な種類の中性子星は、他の中性子星と友達みたいなものだ

時空のさざ波である重力波としてエネルギーを放射することによって、それらの中性子星の軌道は崩壊する

“キロノヴァ” 爆発によって、中性子星は互いに衝突して殺し合い、その中身を大量に宇宙に吐き出す

こうなると、星の状態はとても極端になり

一瞬にして、重い原子核が再び作られることになる

今度は、核同士をを結ぶのは核融合ではない

中性子を多く含む重い物質がばらばらになり、再び組み立てられる

ごく最近になって、

これはおそらく宇宙のほとんどの重い元素の起源であることが分かってきた

金、ウラン、プラチナなど、さらに数十種類。

そして、2つの中性子星が崩壊してブラックホールになり、再び死を迎える

星々は元素を生み出すために１度だけでなく、２度死ななければならない

数百万年にわたって、これらの原子は再び銀河へ帰り

その原子のうちいくつかは最終的に雲になって、重力がその雲を集め、恒星や惑星を形成し、そのサイクルを繰り返す

私たちの太陽系はその一例で

私たちが現れる前に存在した中性子星の残骸が、実は私たちの周りに溢れている

テクノロジーが溢れた現代社会は、何億年もの前の中性子星によって作られた物質から構築されているのだ

これらの原子がまた、130億年を旅し、私たちと私たちの世界を作り上げてゆく

それってとってもクールなことだと思う

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