超新星
超新星は巨大な星の爆発です。通常、核融合によって核が自分の重力に耐えられなくなったときに起こります。コアが崩壊して爆発します。
最大の超新星は超巨星と呼ばれ、それより小さいものは超巨星と呼ばれています。超新星は巨大で、重力のためにエネルギーをすぐに使い切ってしまいます。通常、超新星は数百万年しか生きられません。
爆発の間、超新星が放射するエネルギーの総量は、銀河の全出力をわずかに上回ることがあります。超新星は、太陽系の恒星の全寿命に匹敵するエネルギーを放出します。爆発は、星から離れたところにある恒星物質を、秒速30,000km、または光速の10%の速度で吹き飛ばします。これにより、衝撃波が周囲の星間物質に押し寄せます。これにより、ガスや塵の殻が広がり、超新星残骸となって現れます。爆発した後、残ったものはブラックホールや中性子星になります。
ほとんどの星は小さくて爆発しない。寒くなって小さくなり、白色矮星になります。
超新星爆発は滅多に起こりません。私たちの銀河系である天の川銀河では、最後の超新星爆発は1604年に起こりました。他の銀河でも超新星を見ることができます。銀河の数が多いので、毎年300個の超新星を見ることができます。超新星は、他の銀河よりも明るいこともあります。
タイプ
超新星は通常、I型超新星とII型超新星に分類されます。
I型超新星には水素が含まれていないことを示す吸収線があります。Ia型超新星は、短時間の間は非常に明るいです。その後、すぐに暗くなります。Ia型超新星は、白色矮星が大きな星の周りを回っているときに起こります。白色矮星が大星から物質を吸い上げることもあります。白色矮星が太陽の約1.4倍の質量になると、白色矮星は崩壊します。これが、超新星が非常に明るい理由です。1a型はほとんど同じ明るさを持っています。このため、超新星は、ホスト銀河までの距離を測るための二次標準ロウソクとして使われています。
II型超新星爆発には、水素が含まれていることを示す吸収線があります。このタイプの爆発を起こすためには、星の質量が太陽の8倍以上、40-50倍以下でなければなりません。
太陽のような星では、核融合によって水素がヘリウムに変わります。非常に大きな星では、ヘリウムは酸素に変わります。星は、鉄とニッケルの核ができるまで、周期表を通って質量の大きい元素をどんどん融合させていきます。鉄やニッケルの核融合では、正味のエネルギーは得られないので、それ以上の核融合は起こらない。しかし、コアの崩壊は非常に速く(光速の約23%)、巨大な衝撃波が発生します。超高温高圧は、鉄より重い元素が生成される一瞬の間だけ長く続きます。星の大きさにもよりますが、コアの残骸は中性子星やブラックホールを形成します。
スーパーノバと人生
超新星がなければ地球上に生命は存在しない。というのも、化学元素の多くは超新星爆発で作られたものだからです。これらは「重元素」と呼ばれています。重元素は生物を作るために必要な元素です。重元素が作れるのは超新星だけです。他の元素は、星の中での核融合によって作られました。重元素ができるには非常に高い温度と圧力が必要です。マッチョな超新星爆発では、温度と圧力が非常に高く、重い元素を作ることができます。科学者はこれを超新星核合成と呼んでいます。
地球のすぐ近くで超新星爆発が起きたら危険かもしれません。爆発は非常に大きく、様々な種類の危険な放射線が発生します。しかし、私たちは恐れる必要はありません。超新星として爆発することができるのは、非常に大きな星だけです。地球の近くには十分に大きな星はなく、もしあったとしても、それが起こるまでには何百万年もかかるでしょう。
重要な超新星
SN 1572はティコ・ブラエによって 見られました。この超新星は、天文学者たちが宇宙の物事が変化することを知るのに役立った。SN 1604はヨハネス・ケプラーによって観測された。これは、地球の北半球から望遠鏡なしで見ることができるほど近くにある最後の超新星でした。SN1987Aは科学者がニュートリノを発見できた唯一の超新星です。SN1987Aはまた、望遠鏡なしで見ることができるほど明るい超新星でした。南半球の人々はそれを見ました。
地球への影響
地球には過去の超新星の痕跡があります。超新星デブリの強力な指標である放射性鉄60の痕跡は、地球全体の海底に埋まっています。
局所的な泡」とは、600光年の距離にある高温のガスが吹き出している領域のことです。それは太陽系を取り囲んでおり、私たちの星の近隣を支配しています。これは、近くを移動している星の塊の中で、十数個の超新星が爆発してできたものです。これは230万年前から150万年前の間に起こった。これは更新世の氷河期の始まりとほぼ一致します。この関連性は偶然かもしれません。
質問と回答
Q: 超新星とは何ですか?
A: 超新星は、巨大な星が核融合によって核を重力に抗して保持できなくなり、崩壊・爆発することです。
Q: どのような星が超新星を作るのですか?
A: 超新星を作る最も大きな星はハイパーギアント、小さな星はスーパーギアントです。
Q: 超新星はどれくらいのエネルギーを放出しているのですか?
A: 超新星は、太陽型恒星の一生分のエネルギーを放出します。また、銀河系をしのぐほどのエネルギーを放出しています。
Q: 爆発の際、星の物質はどれくらいの速度で移動するのですか?
A:爆発時の星の物質の移動速度は、最大で秒速30,000km、光速の10%に達します。
Q: 爆発した後はどうなるのですか?
A: 爆発した後は、ブラックホールか中性子星になります。
Q: ほとんどの星は超新星爆発を起こすのですか?
A:いいえ、ほとんどの星は小さく、超新星爆発を起こすことはありません。赤色巨星期を過ぎると、より低温で小さくなり、白色矮星になるのです。
Q: 私たちの銀河系(天の川銀河)で最後に超新星を見たのはいつですか?
A: 天の川銀河で最後に超新星を見たのは、1604年です。