中性子星って何?重力波の初観測、初成功の意義は?合体の理由は?地球の自転、公転も!

こんにちは。takepathです。

先日ノーベル物理学賞の受賞が

決まったアメリカの重力波観測施設LIGOなどの

研究チームが、新たな研究成果を発表しました。

それは、非常に重い天体である中性子星が

合体した際に生じる時空のゆがみを

初めて観測したと発表したことです。

このニュースの知らせを聞いて、

???

となった人も多いのでは

ないでしょうか。

中性子星って一体

何でしょうか。

そして、その発見が

どのくらいの意味を

私たちにもたらすのか、

そのほか、地球の自転、

公転の凄さなどについても

触れたいと思います。

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1.中性子星って何?

なるべく簡単に説明しようと思います。

太陽の8倍〜30倍の質量の星があるとして、

その星は、内部で非常に激しく燃焼しているので

約3000万年で燃え尽きてしまいます。

その燃焼の過程で、

星の内部の重力が

中心に集まり、

星が縮み始めます。

その重力の強さが

あまりにも大きいため、

物質を形作る原子でさえも

形を保っていることができず、

集まりあって、

別の物質に変化します。

それが「中性子」です。

中性子となったものが

凝縮されて一つの核となります。

それが原子核中性子と

呼ばれるものです。

原子核中性子は

あまりにも強い重力のため、

非常に高密度に押し縮められて

しまいます。

どのくらい高密度かというと、

なんと、

角砂糖一つ分

で、

数十億トン

という物体(重さ)になるというのです。

これだけで、どれほどの力が

中心に向かって働いているかが

想像していただけるでしょうか。

いや、想像を絶する計り知れない

力ですよね。

そして、それ以上星が

その力に耐えきれずに、

爆発を起こします。

それが超新星爆発です。

そして、その星が爆発した後の

中心点では

わずか直径数十キロ

大きさになった中性子のかけら(星)

が回転しています。

それが「中性子星」です。

回転している

その中性子星の中心軸と

放出する電磁波の軸が

ずれていると、

地球からは、電磁波が

地球の方に向いた時だけ

光を発しているように見えます。

つまり、星が点滅しているように

見えるのです。

この点滅する星のことを

「脈打つ星」=「パルサー

と呼んでいます。

現在地球からは、

この点滅しながら回転する

中性子星(パルサー)は

700個発見されているそうです。

どのくらいのスピードで

回転しているかというと、

ほとんどの場合、1秒前後の間に

1回転するほどだそうです。

ところが、中には、

特殊な状況によって、

非常に早く回転する

中性子星があるそうで、

その回転スピードは、

なんと1秒間で、

700回転〜1200回転

だそうです。

この高速回転の

中性子星がなぜ誕生するのでしょうか

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2.どうやって中性子星同士が合体するの?

なぜこのような回転数の早い

中性子星が誕生するのかというと、

もともとゆっくりと回転していた、

中性子星の比較的近くで、

別の大きな質量をもった

星が超新星爆発によって

最後を迎えます。

そして同じように中性子星と

なるのですが、

収縮によって生じた

その超新星爆発によって、

飛び散った星のかけらなどが

すでに出来上がっている

中性子星の遠心力の回転と

非常に強い重力によって、

その中性子星に巻き込まれるような形

で帯のように周りに

集まってきます。

その過程で、だんだん

回転が早くなっていくようです。

わかりやすく例えると、

フィギアスケートの選手が

足を伸ばして回転している時は

ゆっくりだけど、

足をたたむに連れて、

回転スピードが

早くなる

といった、

あの状態ですね。

そして、

中性子星と

中性子星が、

その強力な遠心力によって

(高速回転)をしながら

お互いの強力な重力によって、

引っ張り合い、

距離が近くなって、

最終的に合体するのです。

出典:http://jbpress.ismedia.jp/

中性子星同士の衝突で重力波が生じる様子のイメージ図↑

その時に生じる

重力波

を地球から初めて観測できたということで、

今回大ニュースとなっているんですね!

その観測された中性子星合体の

場所というのは、

地球から1億3000万光年離れた

ところだというのだから、もう

果てしないですね。。 笑

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3.中性子星合体による重力波を観測することの意味

この中性子星同士の合体によって、

生じた重力波を地球上から

観測できたことがどのような

意味をもたらすのでしょうか。

それは、

その観測により、今まで宇宙のどこで

生まれたのかがわかっていなかった

金や白金などの重い元素が、

中性子の合体現象で生まれたという

理論を立証することができ、

宇宙の謎や物質の起源を探る

上で非常に重要な発見となる

観測(研究成果)だというのです。

アインシュタインが1916年に

重力と時空に関する相対性理論を

打ち立てたが、

「重力波」は

アインシュタインが残した

「最後の宿題」と言われていました。

今回の重力波の発見により

そのアインシュタインの理論が

正しかったことが、証明されたそうです。

宇宙を理解するための突破口として

これからさらに宇宙の起源についての

研究スピードが飛躍的に上がる、

今回の発見は、そのような

歴史的「偉業」

であったということですね。

この重力波の発見の研究に対しては、

実に、何千人もの研究者の

たゆみない努力の結果、導き出せた成果

だったようです。

今回の発見で、ノーベル物理学賞に輝いた

米マサチューセッツ工科大のレイナー・ワイス名誉教授(85)

米カリフォルニア工科大のバリー・バリッシュ名誉教授(81)

キップ・ソーン名誉教授(77)

はその答えを歴史に刻んだ物理学者として

最高の栄誉を贈られたわけですが、

その3人は、

共に長年研究を重ねてきた

多くの学者たちと一緒にとった賞だと

他の研究者たちの労を労い、全員を讃え、

共に喜びを表したいとの

意思を表明しておられるようです。

素晴らしいですね。(^O^)/

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4.地球の自転、公転について

それにしても、宇宙って

本当に神秘ですね。

中性子星もそうですが、

私たちが住んでいる地球は

さらに神秘ですね。

そもそも、

何億何千万光年もの

遠い先の星の重力波は

観測できるのに、

いまだ、地球外生命体は

発見されていないんですもんね。

地球という天体がどれほど

希少な奇跡の星かということが

それだけでもわかります。

この地球は、地軸が

23.4度傾きながら、

その軸は全くぶれずに、

23時間56分4.09…秒という

これも寸分狂いなく、

スピードを保ちながら

回転(自転)しており、

それで「1日」という

時を刻んでいます。

その自転のスピードなんですが、

秒速500mだそうですよっ!

つまり、私たちが、1秒を

カウントしている間に、

500m動いているということになります。

果てしないスピードなんですが、

人間はみんな外に飛ばされません (笑

それは、生物が生存できる絶妙な

「重力」のおかげなんですよね。

さらに、その寸分狂いない

安定した自転を保ちながら、

365日かけて、

地球ごと、太陽の周りを

時速30000kmのスピードで

ぐるっと回転(移動)「公転」しています。

この公転のスピードは、

秒になおすとなんと秒速30km!

つまり、瞬きするくらいの

あいだに、地球ごと30km

移動しているんですね。

ものすごい、エネルギーと

バランスと、奇跡が連続して

成り立っているのが地球と言えます。

なんか知れば知るほど、

ため息がでますね。

なんかこういうのを知っていると、

「生きているだけで奇跡」

って思いますね。

いのちの尊さ、重みを

実感するような、そんな感覚ですね。

地球ってすごい (^O^)/

まとめ

最後に、宇宙飛行士が残した名言を

幾つか紹介して終わります。

やっぱり暗黒の宇宙空間に浮かぶ地球を見ていると、
それ自体が一つの大きな命のようで、宇宙の中のオアシスに思えてきます。

若田光一 日本

最初の一日か二日は、みんなが自分の国を指さした。
三日目、四日目は、それぞれ自分の大陸を指さした。
五日目には、わたしたちの目に写っているのは
たったひとつの地球しか無いことがわかった。

スルタン・ビン・サルマン・アル=サウド(サウジアラビア)

ということで、今回は

1.中性子星って何?

2.どうやって中性子星同士が合体するの?

3.中性子星合体による重力波を観測することの意味

4.地球の自転、公転について

について書きました。

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