中性子星を語る。

中性子星とは

ほとんど中性子のみから出来ている天体を中性子星という。

これは奇妙な話だ。
物質は原子から作られているはずだ。
原子の中心には陽子と中性子で構成される原子核があり、その周囲を電子が回っている。
だから、どんな物質でも、陽子、中性子、電子が含まれていることになる。

恒星も同じだ。
太陽も、シリウスも、北極星も星は物質でできているので、それらには陽子、中性子、電子が含まれていることになる。

だが、中性子星は中性子オンリーで陽子や電子は、ほとんど含まないという。
しかもこの星の中は密度が高いため、中性子がギュウギュウに詰まっている。
まるで星全体が1個の原子核なのだ。
しかも中性子だけで作られた原子核なのである。

M1(かに星雲)：中心部にはパルサーがある。
出展：ESA HUBBLE

質量の大きな恒星は、最後に超新星として爆発する。
この爆発で、外側のガスは吹き飛び、中心核だけが残る。
残った中心核が中性子星だ。

かに星雲(M1)がこの例だ。
超新星爆発で吹き飛んだガスが不規則な形に広がり、その中心には中性子星が残っている。

核融合反応の燃えカスが恒星の中心部にたまり、圧力が高まるとその中の陽子が電子を捕獲して中性子になってしまう。
つまり、重たい恒星の中心部では中性子ばかりになってしまうのだ。
電子が無くなった分、恒星を中心から支える力が減るので、恒星全体が突然縮小する。

電子や中性子は接近すると、お互いに退けあおうとする。
この作用を縮退圧という。
電子による縮退圧がなくなったので、ブレーキが利かなくなって恒星全体が縮小するのだ。

このときの衝撃は凄まじい。
この衝撃によって星全体が吹き飛んでしまうのだ。
これが超新星である。

星が吹き飛ぶと、中心には中性子のみからなる天体がポツンと残る。
これが中性子星である。

主系列星は、自重で縮小しようとする力と、核融合で膨張しようとする力がバランスしていた。
中性子星では自重で縮小しようとする力と、中性子の縮退圧がバランスしているのである。

回転している物体の回転半径が小さくなると、回転スピードが速くなる。
これを角運動量保存の法則という。
回転中の物体が突然縮むと、回転スピードがアップすると思えばいい。

自転している星が、突然小さくなれば、角運動量保存の法則のよって自転のスピードはアップする。
中性子星がまさにコレで、自転周期は1/100秒と高速である。

中性子星の持つ磁場は強い。
このような中性子星が高速で自転することによって、周囲の荷電粒子が加速され進路が曲げられる。
このため、シンクロトロン放射によって電磁波が放たれる。

地球上の観測者は、中性子星の磁極が地球の方を向いたときにその電磁波をキャッチする。
これがパルサーである。

中性子星も回転が遅くなれば、電波を放射しなくなる。
つまりパルサーでなくなるのだ。

このことから、「すべての中性子星がパルサーではない」ということが分かる。
「中性子星」＝「パルサー」という説明を時々見かけるがこれは誤りである。

2007/05/19
2008/01/27