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超新星


ヨミ: チョウシンセイ
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超新星(ちょうしんせい、Supernova)とは、

一つの銀河に匹敵するほどの明るさになる文現である。

英語Supernovaスーパーノヴァ)の直訳。英語で超新星爆発はSupernova explosion。


概要


太陽が8個分を約1034gとすると、その重さより大きい恒星が、進化の果てに起こす爆発的でドラマチック文現である。

物質的な進化が進んだであるはずなのに、「新」というのは、「新」の発がまるで新しいが生まれたかのように見えたためである。

そのため、当初は、強いをまとめて「新(Nova)」と呼んでいたが、のちに特に強いを放つものを「超新星(Supernova)」として分離するようになった。

つまり、以前から知られていた新よりさらに明るいという意味で超新星と言う。

人ので確認できるくらい明るくなり、昔の文献に記載されている。超新星爆発はブラックホール生成とも関連がある。

より詳しく知りたい方は、外部サイトなどを参照。


目で見えるくらい少し遠くで起きたら


夜空にとても明るくくので、超新星そのものは、文献などに2世紀に中国で、ティコ・ブラーエやヨハネス・ケプラーも記録に残している。現そのものが分かるようになったのは、19世紀後半である。また日本でも、「明記」にかにを生んだ、SN1054の記録がある。
気が、曇りだったらで見えないので、もっと超新星爆発が起きているかもしれない。


超新星の分類


宇宙の物質は、ほとんどが原子核の反応から生成される。しかし、その多くは水素である。現在宇宙には水素が約90%ヘリウムが約9%、次に多いであろう酸素ではもっと少なくなる。例えば、太陽系元素の存在水素1、ヘリウム0.1、酸素10-3炭素10-4ケイ素10-510-510-11くらいになる。
このような宇宙の構成物質を見る方法は、のスペクトルの吸収線を見ることで分かる。超新星爆発が起こった後に残るのは、超新星残骸という状の体であるが、このようなものを観測して、超新星を分類する。
おおまかな分類となるが、スペクトルに水素が見えるものをとして、見えないものをⅠで分類する。

超新星爆発の発生過程


超新星爆破はおおまかに二つで分類できるが、それは進化の過程が違うからである。スペクトルに水素があるものは、8太陽質量より大きい恒星が中心コアまで進化が進み、の重みに耐え切れずに爆発するが、
スペクトルに水素のないものは、に連系が関連すると考えられる。連をなす白色に相手からのの質量が降り積もり、チャンドラカール質量に近づくと起きると考えられる。
チャンドラカール質量とは白色の質量の上限であり、このは電子の縮退圧という、量子力学的な効果によりが支えられている。
に、について述べる。8太陽質量より大きいは、まで元素合成が進む。このコアの半径は約1万kmであるが、重力崩壊により一気に半径が約10km程度の中性子クラスになる。もっと重い大質量ブラックホールになる。密度は10億倍の変化となる。この過程で約1053erg(1046 J)という重力エネルギーが解放される。重力崩壊によって音速で落下してくる外部コアと外層の一部が、高密度の内部コアで跳ね返り(バウンス)が起きて、外部へ衝撃波を伝える。このとき、様々な核反応が起きると考えられていて、より重い元素はこのときのs-過程(slow prosess)やr-過程(rapid process)という核融合の特別な反応経路で生成されると考えられる。
 
また、超新星爆発の発生過程において様々な問題がある。爆発過程のシミュレーションでは、爆発するエネルギーに達しない。つまり、爆発しないということが起きている。この解決方法として、ニュートリノ放射によって衝撃波が暖められる効果によるものや、連続体力学などでしか分からないような複雑な流体現が関連して爆発するなどの試行錯誤が行われている。そして、連系からの超新星爆発においても未解決な問題があり、その宇宙における生成確率や、連系を維持して爆発するにはどのようにすればよいなどが考えられている。例えば、ある超新星残骸を観測した場合に、爆発の中心にあるはずの中性子が、中心に存在せず、中心から少し離れた所にあるなどの観測結果がある。

ガンマ線バーストとの関係


ガンマ線バースト(gamma-ray burst,GRB)は1日に1回程度の頻度で全からガンマ線が発生して観測される、ガンマ線で明るく文現である。ガンマ線の観測される放射強度の変化の時間は、短いものだと数10ミリで長いものだと100秒以上にもなる。

ガンマ線バーストは長い間文現とされた。ガンマ線バーストの到来方向は全でほぼ一様であることが分かったり、様々なの現が解明される中で、徐々にその物理の解明が進んでいる。

また、超新星爆発がガンマ線バーストの有補であり、ガンマ線の総エネルギー量がとても多いという現も報告されている。長い放射時間のガンマ線バーストは超新星起であるとされていて、超新星爆発の度から、大きな質量をもったではないかとされている。宇宙遠方からのガンマ線バーストは、2000年頃にビックバンからの時間で15億年や2010年頃では8億年というものが見つかっている。

なX線、ガンマ線観測衛星


宇宙の距離はしご


その体がどのくらい遠くにあるかを決めるために、標となる体を用いて、宇宙距離を決める。Ⅰa超新星爆発は白色であるが、おおよその質量や度が予測できることから、距離はしごの標として使用ができる。宇宙論的な距離を決めることができる。


ニュートリノ天文学による観測


スーパーカミオカンデ(Super Kamiokande)やIMB(Irvine-Michigan-Brookhaven)、南極アイスキューブニュートリノ観測(The IceCube Neutrino Observatory)などによる研究が行われている。超新星爆発は宇宙からのニュートリノの発生の有補となる。


重力波天文学による観測


LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)やVirgoやKAGRAによる観測が始まり、マルチメッセンジャー天文学スタートラインに立っている。


フィクションにおける超新星爆発


Fiction!

以下のでは創作物上の超新星爆発の性質などについて述べます。また一般的に流通している超新星爆発についての勘違いも含みます。

ハンバーガー1032個程度とはどのくらい?


太陽が8個分を約1034 gとしてハンバーガーが一個100gとすると、ハンバーガー約1032 個分くらいの重さとなる。

例えばだが、地球の全人口(約72億人)が毎日3食2個ずつ、一人1日6個のハンバーガーを食べるとして、一日432億個が消費されると、

1032個/432億個/365日~6×1018年=約100

の時間が費やされる。 

「すこしだけ」染みのある数字に直そう。すこしだけ。

 

宇宙が誕生してから、太陽ができ、地球ができて、途中恐竜が滅んだりしながらサル進化して人間が誕生し、あなたがこのくだらない記事を見つける現在に至るまでの期間、つまり、宇宙年齢が138億年なので、

100年/138億年~108回=100,000,000回=1億回

繰り返した時間に等しい。つまりどういうことかというと、人間の知覚できる数量をかにえるってことだ。しかし、まだ参考になりそうなものとして、

Internet Protocol Version6(IPv6)のIPアドレスは2128個のアドレスをもてて、約1038個である。

1molの炭素C12は約12gであり、つまり原子の数、アボガドロ数個は約6×1023個になる。

人体の細胞の数は、約60兆個あると言われており、約6×1013個である。

日本に流通している紙幣は約170億枚であり、約1010枚である。

で泳ぐマンボウは、数億(~108)個のを産むとされる。

涼宮ハルヒの憂鬱よりエンドレスエイトでは、夏休みの2週間を15532回(約1万5千回)繰り返した。

ドラえもんひみつ道具バイバインは、物理的にから有が生まれるという意味であり得ないが、5分ごとに2つに増えるという効果があり、

2t/5=1032

より、約9時間で同じくらいの個数になる。


超新星はどのくらいヤバイのか


例えば(有り得ないが)、太陽の質量が現実の8倍あって、地球現実通り太陽の外層から1億5000万㎞離れた位置にあるとして、太陽が超新星爆発を起こすと、地球はとてもひどいに合う。

具体的には、爆発によって生み出されたエネルギーによって速数千㎞に加速された摂氏数千万~数億℃の高温・高圧・高速のガス衝撃波み込まれる。手始めにコンマ何かで大気が剥ぎ取られ、次の間、あなたは住んでいる用のパソコン共々衝撃波みじん切りにされた後、灼熱のガスによって時に蒸発させられる。


ガス仲間になったあなた(正確にはあなたを構成していた分子や原子)は、衝撃波の一部に取り込まれ、その地獄のような環境下で核融合を起こしてコバルトチタンウランなどの放射性元素変身する。それと並行して、衝撃波は地表に衝突し分厚い地殻をバラバラに切り裂く。地殻の下にあるドロドロに融けた岩石層(マントル)、金属でできたコア衝撃波み込まれ、蒸発する。こうして、超新星から発生した衝撃波地球に到達してから30分で、地球は原子レベルまで粉々になる・・・・・・・・・という説もある。

また別の説では、衝撃波地球表面を焼き払った後に地球を外へ押し出すだけで、粉々にはしないというパターンもある。その場合でも相当な熱と圧によって地球の表面がカリカリに焦げ、人類はもとよりあらゆる生き物グリルされるのは避けられない。しかも太陽系外に押し出された後は、温めてくれるもなく、暗く冷たい宇宙空間を彷徨う内に、今度はカチカチに凍りつく。

もっとも、現実太陽であっても赤色となったら地球は飲み込まれるというのが定説なので、上記の過程であったとしても爆発する前に地球は消滅しているだろうが。

太陽は、炭素までの元素合成しか進まないはずです。

これはフィクションであり、絶対に起こりえない。

しかし、超新星は々が住んでいる銀河で1世紀に1回くらいは起きている、割とありふれた現実の出来事なのだ。

さらに、超新星の衝撃波爆発地点の「相当近く」にいないと当たらない。現時点で太陽を除く地球から最も近い恒星であるアルファケンタウリ(約4.2光年)が超新星爆発を起こしたとしても(起こさないが)、まず衝撃波が到達するまでに100年以上かかり、地球に届くころには拡散して冷えて減速し、直接的には大したダメージを与えることはできないだろうと予測されている。安心?

 

つまりは、遠くの超新星爆発を観測をするために素晴らしい方法がある。人間で見るのだ。

人間が知覚できるは可視という較的エネルギーの弱いに限られ、可視自体は眼鏡販の望遠鏡太陽を覗くなど、おバカなことをしない限り、別に怖い存在ではない。

太陽を直接見ては危ないので、ダメです。)

太陽を直接見ては危ないので、ダメです。)


誤用?転用?


前述の通り「新」というは誤解から生まれたものなのだが、日本語では「ひときわく"新しい物"」の意味で使用されている。


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最終更新日: 19/11/27 10:35
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