●超新星爆発 --- 壮絶な星の最期    

 巨大な星が最期に迎える壮大な爆発:超新星爆発。一つの星の死は別の星の誕生につながる。超新星爆発は、星の終わりでもあり、始まりでもある。
 「すばる」がきらめく「牡牛座」の星空。記録によれば、900年前の平安時代、数十日間だけ他のどの星より明るく光る天体が、ここに現れた。巨大な星が超新星爆発と呼ばれる大爆発を起こしたのである。その爆発のあとは、現在「かに星雲」と呼ばれている。その残骸は、いまでも輝き続けている。
 「超新星爆発」とは、巨大な星が、長年燃え続けたすえに、大爆発を起こす現象である。突然、新しい星が生まれたように明るく光るので「超新星」と呼ばれている。しかし、それは、星の誕生ではなく、死の瞬間のきらめきなのである。
 1986年に発見された、ケンタウルス座の超新星爆発1986Gを分析すると以下のことがわかる。最初の十日間、超新星爆発は、どんどん明るくなっていった。計算によると、もっとも明るくなったときには、太陽十億個分のエネルギーを放出したことになる。そして、その後、100日ほどかけて光は、だんだん弱くなっていった。爆発の光を分析すると、超新星爆発のなかで、さまざまな元素が生まれていることが分かる。カルシウム、シリコン、コバルトなどの物質は超新星爆発によって生まれ宇宙にばらまかれる。地球上にあるこのような元素も、超新星爆発によって作り出されたと考えられている。たとえば、私たちの骨を作っているカルシウムも、もとをたどれば、超新星爆発で生まれたのである。
 「超新星爆発は、星の死を意味しますが、爆発の結果、未来へ向かっての新しい可能性も作り出しているのです。一つには、超新星爆発により生み出された物質が、私たちの身体を作っているということが上げられます。また、超新星爆発によって、巨大な衝撃波が生まれ、その銀河のなかで広がっていきます。この衝撃波が変化を生み出して、新しいもの---つまり、新しい星を誕生させることもあるのです。」
 超新星爆発が、水素などのガスが薄く広がる場所の近くで起こった場合、爆発の衝撃波が、ガスを圧縮していく。密度が高くなったガスが、暗黒星雲を作り、そのなかで、ちりやガスが固まり、新しい星の誕生につながるのではないかと考えられている。超新星爆発を見つめること---それは「宇宙は生きている」ということを実感する体験なのである。  


 

 超新星爆発以外にも星の最期の姿には、様々な形がある。星の最期の姿は、その星の「質量」「重さ」によって変わってくるのである。
 地球から見ると巨大な太陽も、他の星から見ると質量の小さい軽い星に分類される。星の質量・重さによって、その星の寿命や最期の姿が決まる。太陽の、およそ三倍までの質量の星は、比較的寿命が長く、燃え尽きるのに100億年はかかるといわれる。太陽と同じくらいの重さの星の最期は、以下の通りである---星の最期の時、星は、赤くふくれ上がり、ふだんの50倍もの大きさになる。そして、ゆっくりとガスの輪をはきだして、エネルギーを失っていく。中心には、もとの星の数十分の一に縮んだ、白い小さな星が残される。こうして、輪になったガスは、昔の観測では、惑星のように、ぼやけて見えていたため「惑星状星雲」と呼ばれている。
 太陽より少し重い星の場合---太陽の三倍から八倍の質量の星は、誕生してから、およそ一億年で、最期を迎える。最期には、もとの星の数千倍もの巨大な赤い星となり爆発する。これが「超新星爆発」である。星を作っていた物質は、粉々になって、宇宙空間を高速で広がっていく。たとえば地球から、およそ1600光年彼方にある「網状星雲」は、超新星爆発の波が、宇宙空間に漂う星間物質とぶつかり、輝きながら広がっていく姿である。この星雲を作った超新星爆発は、数万年前に起こったといわれる。「網状星雲」は超新星爆発でできた巨大な輪の一部なのである。直径が70光年近くもあるこの輪は、今も広がり続けている。
 さらに重い星になると、また違った最期が待っている。太陽の八倍から30倍の質量の星は、内部で激しく燃焼するので、わずか3000万年で燃え尽きてしまう。燃え尽きた星の内部は、巨大な重力によって、中心に向かって縮みはじめる。この巨大な重力の中心では、物質を作っている原子さえも形を保つことができない。原子は崩壊して中性子になり、非常に高密度に圧し縮められてしまう。こうしてできた中性子の固まりは、角砂糖一個の大きさで、数十億トンもある想像を絶する物質なのである。星の内部が崩壊するとき、星の外側では、激しい超新星爆発が起こっている。爆発のあとの中心には、直径がわずか数十キロメートルほどに縮んでしまった星、中性子星が回転している。中性子星は、地球の一兆倍もの強力な磁場に沿って、電磁波のビームを放射している。ビームの軸と星の回転軸がずれていると、ビームが地球の方向を向いたときだけ輝いて見えることになる。このような星は、地球から見ると点滅して見えるので、脈打つ星:パルサーと呼ばれている。900年前に超新星爆発を起こした「かに星雲」の中心にもパルサーがある。こうしたパルサーは、現在までに、およそ千百個見つかっている。ほとんどのパルサーは、天の川に沿って、びっしりと集まっている。

パルサー(ビームの軸と星の回転軸がずれている)

 観測によると、パルサーには、様々なスピードで回転しているものがあることが分かってきた。平均的なパルサーは、0.7秒で一回転している。パルサーのうちの九割は、一秒前後で一回転している。「かに星雲」にあるパルサーは、900年前に生まれた若いパルサーなので、回転が速く、一秒間に30回転している。そして、最も回転の速いパルサーは、一秒間に642回も回転している。こうした高速パルサーは、特殊な状況により回転が速くなったと考えられている。すなわち、こうしたパルサーは、二つ並んだ星:連星の一つなのである。こうしたパルサーは、はじめは、およそ一秒間に一回転する普通のパルサーだったと考えられている。やがて、連星のもう一方の星が晩年を迎え、大きく膨らみはじめ、物質をあふれさせる。あふれ出た物質は、パルサーの回りを円盤状になって回り始める。その速さは、パルサーの回転の速さをしのいでいる。この円盤が、まるでコマのひものようにパルサーの回転を加速させ、ついには、一秒間に百回以上もの高速回転を引き起こすのである。パルサーは、正確にチクタクとパルスを出す時計と考えることができる。特に一秒に百回以上回転しているパルサーは、地球上のどんな時計よりも正確に時を刻んでいるといえる。このパルサーが、他の星の軌道を回っている場合、その星のことを調べるのに役立つ正確な宇宙の時計になる。  


 

 1990年に打ち上げられた「コンプトン・ガンマ線観測衛星」は、通常の超新星爆発を上回る巨大な爆発現象をいくつも捉えている。このような巨大な爆発現象は、いったい何なのか。ガンマ線でしか観測できないため、くわしく調べることができず、これまでは謎の天体現象とされてきた。こうした中、1998年4月、南半球の空に、ガンマ線とともに可視光線をも放つ、巨大爆発が現れた。この可視光線を分析すれば、爆発の謎にせまれる可能性がある---オーストラリアのサイディングスプリングにあるアングロ・オーストラリア天文台(3.9m反射望遠鏡)では、観測者たちが、色めきたった。さっそく、大型望遠鏡を使い観測が行われた。観測の結果、その爆発の規模は、50秒間で太陽の500万年分のエネルギーを一気に解き放つ、すさまじいものであることがわかった。さらに、くわしく光を分析した結果、爆発の原因に関する新たなる事実も浮かび上がってきた。光のスペクトルの分析から、爆発とともに、カルシウム、マグネシウム、鉄、ナトリウムといった様々な元素が生まれていることが分かってきた。これは、この爆発が、超新星爆発の一種であることを示していた。
 「明るさ・エネルギーが、けたはずれに大きいこと、そして、スペクトルの分析の結果から、これは超新星爆発の一種ではあるが、並の爆発ではない究極の超新星爆発:ハイパーノバ(hypernova)だという結論に至ったのです。われわれがハイパーノバを見たということは、ブラックホールが誕生する瞬間を目撃したということなのです。」
 究極の超新星爆発爆発といわれるハイパーノバ。それは、太陽の30倍以上もの質量をもつ巨大な星の最期の姿だったのである。巨大で最も重い星の死:ハイパーノバにあっては、あまりにも重力の大きい星が崩壊するため、星の中心に生まれる中性子星すら押しつぶしてしまう---爆発のあと、星の中心に残るのは、強力な重力そのもの:光をも飲み込んでしまうブラックホールなのである。
 「もし、地球から3000光年以内で、ハイパーノバが爆発したとしたら、地球のオゾン層は大きな打撃を受けるでしょう。『核の冬』と同じく、地球全体を厚い雲が覆い、とてつもない影響を与えると思います。地球上のほとんどの生物は、死に絶えるかも知れません。」
 地球の生命の歴史には、巨大な隕石の衝突が原因といわれる恐竜の絶滅以外にも「三葉虫」の絶滅など、原因のよく分かっていない大量絶滅が、これまでに何度かあったことが分かってきている。こうした大量絶滅のいくつかは、地球から数千光年以内で起きたハイパーノバが、原因ではないかと考えられている。
 「ハイパーノバの観測を通じて実感したのは、宇宙は決して退屈な場所ではなく、膨大なエネルギーを生み出す暴力的ともいえる場所なんだということです。」とアングロ・オーストラリア天文台のブライアン・ボイル氏は語っている。(サイエンスアイ「宇宙デジタル図鑑」NHKエンタープライズ 1999年より)  

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