ケプラーの超 chaō 新 xīn 星 xīng (SN 1604) の超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí 。スピッツァー宇 yŭ 宙 zhoù 望 wàng 遠 yuăn 鏡 jìng 、ハッブル宇 yŭ 宙 zhoù 望 wàng 遠 yuăn 鏡 jìng およびチャンドラX線 xiàn 天 tiān 文 wén 台 taí による画 huà 像 xiàng の合 hé 成 chéng 画 huà 像 xiàng 。
超 chaō 新 xīn 星 xīng (ちょうしんせい、英 yīng : supernova [ 1] 、スーパーノヴァ)は、大 dà 質 zhí 量 liàng の恒 héng 星 xīng や近 jìn 接 jiē 連 lián 星 xīng 系 xì の白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng が起 qĭ こす大 dà 規 guī 模 mó な爆 baò 発 fā (超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā )によって輝 huī く天 tiān 体 tĭ のこと[ 1] 。
超 chaō 新 xīn 星 xīng そのものは、古 gŭ くは2世 shì 紀 jì に中 zhōng 国 guó で記 jì 録 lù されており、ティコ・ブラーエ やヨハネス・ケプラー も観 guān 測 cè 記 jì 録 lù を残 cán しているが(本 běn 稿 gaŏ 末 mò 尾 weĭ 参 cān 照 zhaò )、実 shí 態 taì が知 zhī られるようになったのは19世 shì 紀 jì 後 hoù 半 bàn になってからである[ 2] 。
「超 chaō 新 xīn 星 xīng 」という名 míng 称 chēng は新 xīn 星 xīng (ラテン語 yŭ の nova の訳 yì 語 yŭ )に由 yoú 来 laí する。新 xīn 星 xīng とは、夜 yè 空 kōng に明 míng るい星 xīng が突 tū 如 rú 輝 huī き出 chū し、まるで星 xīng が新 xīn しく生 shēng まれたように見 jiàn えるもので(詳 xiáng 細 xì は「新 xīn 星 xīng 」の項 xiàng を参 cān 照 zhaò )、ルネサンス 期 qī には既 jì に認 rèn 識 shì されていたが、1885年 nián 、アンドロメダ銀 yín 河 hé 中 zhōng にそれまで知 zhī られていた新 xīn 星 xīng よりはるかに明 míng るく輝 huī く星 xīng が現 xiàn われ、新 xīn 星 xīng を超 chaō える天 tiān 体 tĭ の存 cún 在 zaì が確 què 認 rèn されたため、supernova (「超 chaō 」新 xīn 星 xīng )の語 yŭ が生 shēng まれた。発 fā する光 guāng は光 guāng 度 dù -13等 děng 級 jí から-19等 děng 級 jí 増 zēng 加 jiā し、この明 míng るさは新 xīn 星 xīng を格 gé 段 duàn に凌 líng 駕 jià する。爆 baò 発 fā によって星 xīng の本 běn 体 tĭ は四 sì 散 sàn するが、爆 baò 発 fā 後 hoù の中 zhōng 心 xīn 部 bù に中 zhōng 性 xìng 子 zĭ 星 xīng やブラックホール が残 cán る場 cháng 合 hé もある。
現 xiàn 在 zaì 超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā は我 wŏ 々が住 zhù んでいる銀 yín 河 hé 系 xì の中 zhōng で、100年 nián から200年 nián に一 yī 度 dù の割 gē 合 hé で発 fā 生 shēng していると言 yán われている[ 3] 。また、平 píng 均 jūn すると1つの銀 yín 河 hé で40年 nián に1回 huí 程 chéng 度 dù の割 gē 合 hé で発 fā 生 shēng すると考 kaŏ えられている[ 4] 。
初 chū 期 qī の宇 yŭ 宙 zhoù では、元 yuán 素 sù はほとんどが水 shuĭ 素 sù とヘリウム の同 tóng 位 weì 体 tĭ で、わずかにリチウムとベリリウムの同 tóng 位 weì 体 tĭ が存 cún 在 zaì する程 chéng 度 dù だった。それよりも重 zhòng いホウ素 sù 、炭 tàn 素 sù 、窒 zhì 素 sù 、酸 suān 素 sù 、珪 guī 素 sù や鉄 tiě などの元 yuán 素 sù は恒 héng 星 xīng 内 neì 部 bù での核 hé 融 róng 合 hé 反 făn 応 yīng で生 shēng 成 chéng し(s過 guò 程 chéng )、超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā により恒 héng 星 xīng 間 jiān 空 kōng 間 jiān にばらまかれた。そして、鉄 tiě よりも重 zhòng い元 yuán 素 sù は超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā 時 shí に生 shēng 成 chéng したと考 kaŏ えられている(r過 guò 程 chéng )。これに加 jiā え、超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā による衝 chōng 撃 jī 波 bō は星 xīng 間 jiān 物 wù 質 zhí の密 mì 度 dù にゆらぎを生 shēng み出 chū し、新 xīn たな星 xīng の誕 dàn 生 shēng をうながしている。また、炭 tàn 素 sù の同 tóng 位 weì 体 tĭ 比 bĭ から超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā 時 shí に合 hé 成 chéng されたと考 kaŏ えられるダイヤモンド などの粒 lì 子 zĭ が、隕 yŭn 石 shí の中 zhōng から発 fā 見 jiàn されている。
系 xì 外 waì 銀 yín 河 hé の観 guān 測 cè により、一 yī つの渦 wō 状 zhuàng 銀 yín 河 hé 内 neì での超 chaō 新 xīn 星 xīng の発 fā 生 shēng 頻 pín 度 dù は数 shù 十 shí 年 nián に1回 huí と考 kaŏ えられる。我 wŏ 々の銀 yín 河 hé 系 xì も同 tóng 様 yàng のはずであるが、1604年 nián 以 yĭ 降 jiàng 発 fā 見 jiàn されていない。銀 yín 河 hé 中 zhōng 心 xīn 核 hé をはさんだ反 făn 対 duì 側 cè に出 chū 現 xiàn したり、地 dì 球 qiú 近 jìn 傍 bàng でも濃 nóng い星 xīng 間 jiān 雲 yún に隠 yĭn されたりして見 jiàn えなかったためと考 kaŏ えられている。系 xì 外 waì 銀 yín 河 hé に出 chū 現 xiàn したものは遠 yuăn すぎて通 tōng 常 cháng は肉 roù 眼 yăn では見 jiàn えないが、1987年 nián 、銀 yín 河 hé 系 xì の伴 bàn 銀 yín 河 hé である大 dà マゼラン雲 yún で超 chaō 新 xīn 星 xīng SN 1987A が出 chū 現 xiàn し、肉 roù 眼 yăn でも見 jiàn える明 míng るさになって、精 jīng 密 mì な観 guān 測 cè がなされた。その際 jì 、発 fā 生 shēng したニュートリノ が日 rì 本 běn のニュートリノ観 guān 測 cè 施 shī 設 shè カミオカンデ によって検 jiăn 出 chū され[ 5] 、ニュートリノ天 tiān 文 wén 学 xué が進 jìn 展 zhăn することとなった。このカミオカンデにおける成 chéng 果 guŏ が認 rèn められ、小 xiaŏ 柴 chaí 昌 chāng 俊 jùn は2002年 nián 度 dù 、ノーベル物 wù 理 lĭ 学 xué 賞 shăng を受 shoù 賞 shăng している。
超 chaō 新 xīn 星 xīng に彗 huì 星 xīng のような固 gù 有 yoŭ 名 míng 称 chēng が与 yŭ えられることは少 shaŏ ない。普 pŭ 通 tōng 「SN 西 xī 暦 lì 年 nián 番 fān 号 haò 」の形 xíng 式 shì で呼 hū ばれる。西 xī 暦 lì 年 nián は4桁 héng で表 biaŏ し、番 fān 号 haò はその年 nián の1番 fān 目 mù から順 shùn に A, B, C, ..., Y, Z, aa, ab, ..., az, ba, bb, ... のように振 zhèn る。
たとえば SN 1994D(もしくは 超 chaō 新 xīn 星 xīng 1994D)といった場 cháng 合 hé 、「1994年 nián に発 fā 見 jiàn された内 neì で4番 fān 目 mù の超 chaō 新 xīn 星 xīng 」ということになる。
円 yuán 盤 pán 銀 yín 河 hé NGC 4526で観 guān 測 cè された超 chaō 新 xīn 星 xīng : SN 1994D(左 zuŏ 下 xià の光 guāng 点 diăn )
超 chaō 新 xīn 星 xīng は、そのスペクトル に水 shuĭ 素 sù の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られないI型 xíng と、水 shuĭ 素 sù の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られるII型 xíng とに分 fēn 類 leì される。III型 xíng 、IV型 xíng 、V型 xíng といった分 fēn 類 leì もかつては使 shĭ われていたが、現 xiàn 在 zaì ではこれらはまとめてII型 xíng に分 fēn 類 leì される。
I型 xíng の中 zhōng でも珪 guī 素 sù の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られるものをIa型 xíng と呼 hū ぶ。楕 tuŏ 円 yuán 状 zhuàng 銀 yín 河 hé ・渦 wō 状 zhuàng 銀 yín 河 hé ・不 bù 規 guī 則 zé 銀 yín 河 hé といったあらゆる型 xíng の銀 yín 河 hé に出 chū 現 xiàn するが、後 hoù 述 shù のII型 xíng より少 shaŏ ない。連 lián 星 xīng 系 xì をなしている白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng が相 xiāng 手 shoŭ の恒 héng 星 xīng から降 jiàng り積 jī もったガスによりチャンドラセカール限 xiàn 界 jiè まで質 zhí 量 liàng を増 zēng 加 jiā させ、ついには、自 zì らの重 zhòng 力 lì による収 shoū 縮 suō を支 zhī えきれなくなる。この収 shoū 縮 suō によって、炭 tàn 素 sù と酸 suān 素 sù からなる中 zhōng 心 xīn 核 hé で、炭 tàn 素 sù の核 hé 融 róng 合 hé 反 făn 応 yīng が暴 baò 走 zoŭ し、大 dà 爆 baò 発 fā を起 qĭ こす。Ia型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng は発 fā 生 shēng 契 qì 機 jī となる白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng がチャンドラセカール限 xiàn 界 jiè に定 dìng められた一 yī 定 dìng の質 zhí 量 liàng となるため、ピーク時 shí の絶 jué 対 duì 等 děng 級 jí がほぼ一 yī 定 dìng となり、見 jiàn かけ上 shàng の明 míng るさを測 cè 定 dìng することで超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の起 qĭ こった銀 yín 河 hé までの距 jù 離 lí を求 qiú めることができる。このように距 jù 離 lí 測 cè 定 dìng 時 shí の明 míng るさの基 jī 準 zhŭn として使 shĭ える天 tiān 体 tĭ を標 biaō 準 zhŭn 光 guāng 源 yuán と呼 hū ぶ。Ia型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng は非 feī 常 cháng に明 míng るいため、宇 yŭ 宙 zhoù 論 lùn 的 de 距 jù 離 lí まで使 shĭ える標 biaō 準 zhŭn 光 guāng 源 yuán として有 yoŭ 用 yòng であり、宇 yŭ 宙 zhoù モデル の検 jiăn 証 zhèng などでしばしば用 yòng いられる[ 6] 。ただし、最 zuì 近 jìn ではSN 2011fe やPTF11kx のような、これまで知 zhī られていないタイプの現 xiàn 象 xiàng を起 qĭ こすIa型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng が発 fā 見 jiàn されている。
2013年 nián 、森 sēn 浩 haò 二 èr 宮 gōng 崎 qí 大 dà 学 xué 准 zhŭn 教 jiaò 授 shoù などのグループは、エックス線 xiàn 観 guān 測 cè 衛 weì 星 xīng 「すざく 」による「1604年 nián ケプラーの超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の残 cán 骸 haí [ 注 zhù 1] 」の観 guān 測 cè で、他 tā の超 chaō 新 xīn 星 xīng に比 bĭ べて金 jīn 属 shŭ 量 liàng が3倍 beì あることを突 tū き止 zhĭ めた。金 jīn 属 shŭ 量 liàng の違 weí いは明 míng るさの違 weí いに結 jié びつく可 kě 能 néng 性 xìng があり、超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の明 míng るさの違 weí いが存 cún 在 zaì し、宇 yŭ 宙 zhoù の膨 péng 張 zhāng 速 sù 度 dù の計 jì 算 suàn に影 yĭng 響 xiăng する可 kě 能 néng 性 xìng がある[ 7] 。
I型 xíng の中 zhōng で、爆 baò 発 fā 時 shí の明 míng るさとその持 chí 続 xù 時 shí 間 jiān が、いずれもIa型 xíng の数 shù 値 zhí とくらべて小 xiaŏ 数 shù 点 diăn 以 yĭ 下 xià くらいしかないものを.Ia型 xíng (ドットいちエーがた)と呼 hū ぶ。.Ia型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng の発 fā 生 shēng には、質 zhí 量 liàng の異 yì なった白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng 2個 gè がお互 hù いに相 xiāng 手 shoŭ の周 zhoū りを回 huí る軌 guĭ 道 daò を描 miaó いていることが条 tiaó 件 jiàn で、質 zhí 量 liàng の大 dà きな主 zhŭ 星 xīng は炭 tàn 素 sù および酸 suān 素 sù で組 zŭ 成 chéng され、質 zhí 量 liàng の小 xiaŏ さな伴 bàn 星 xīng はヘリウムを主 zhŭ な物 wù 質 zhí として組 zŭ 成 chéng されている。主 zhŭ 星 xīng 重 zhòng 力 lì の影 yĭng 響 xiăng で伴 bàn 星 xīng 側 cè から組 zŭ 成 chéng 主 zhŭ 成 chéng 分 fēn であるヘリウムが主 zhŭ 星 xīng 側 cè へ少 shaŏ しずつ引 yĭn き寄 jì せられていき、やがて主 zhŭ 星 xīng の周 zhoū 囲 weí に蓄 xù 積 jī して主 zhŭ 星 xīng を包 baō み込むようになる。数 shù 千 qiān 万 wàn 年 nián も経 jīng 過 guò すると、蓄 xù 積 jī されたヘリウムが一 yī 定 dìng 質 zhí 量 liàng を超 chaō え、非 feī 常 cháng に明 míng るいが短 duăn 時 shí 間 jiān で終 zhōng 息 xī する爆 baò 発 fā が起 qĭ きる。このとき爆 baò 発 fā を起 qĭ こすのは蓄 xù 積 jī されたヘリウムのみで、2個 gè の白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng はそのまま軌 guĭ 道 daò を維 weí 持 chí し、再 zaì び同 tóng じ爆 baò 発 fā サイクルを繰 qiaō り返 făn す。
.Ia型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng の発 fā 見 jiàn 第 dì 1号 haò は SN 2002bj と呼 hū ばれる超 chaō 新 xīn 星 xīng である。爆 baò 発 fā 自 zì 体 tĭ は2002年 nián に確 què 認 rèn されており、当 dāng 初 chū はII型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng に分 fēn 類 leì されていたが、II型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng で本 běn 来 laí 放 fàng 出 chū されるはずの物 wù 質 zhí が確 què 認 rèn されなかった。また、太 taì 陽 yáng の100億 yì 倍 beì という明 míng るさを放 fàng ったのちに急 jí 速 sù に光 guāng が衰 shuaī え、爆 baò 発 fā から約 yuē 20日 rì 後 hoù には不 bù 可 kě 視 shì 化 huà 光 guāng になったという点 diăn が典 diăn 型 xíng 的 de なIa型 xíng とも異 yì なった。減 jiăn 光 guāng 期 qī 間 jiān や化 huà 学 xué 組 zŭ 成 chéng などを分 fēn 析 xī した結 jié 果 guŏ 、2007年 nián に提 tí 唱 chàng された新 xīn しいタイプの.Ia型 xíng であるとされた[ 8] 。
I型 xíng の中 zhōng でヘリウム の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られるものをIb型 xíng 、見 jiàn られないものをIc型 xíng と呼 hū ぶ。これらについては機 jī 構 goù がよく分 fēn かっていない。II型 xíng と同 tóng 様 yàng 、恒 héng 星 xīng の一 yī 生 shēng の最 zuì 後 hoù に迎 yíng える大 dà 爆 baò 発 fā であるが、その前 qián に水 shuĭ 素 sù を使 shĭ い果 guŏ たしてしまい、水 shuĭ 素 sù の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られないと考 kaŏ えられる。
水 shuĭ 素 sù がない星 xīng としては重 zhòng い星 xīng が強 qiáng い恒 héng 星 xīng 風 fēng でヘリウムコアがむき出 chū しになったウォルフライエ星 xīng が考 kaŏ えられる。またヘリウムもない星 xīng としては同 tóng じくウォルフライエ星 xīng の中 zhōng でヘリウム層 céng を失 shī ったWO星 xīng が知 zhī られており関 guān 連 lián 性 xìng が指 zhĭ 摘 zhaī されている。その他 tā には近 jìn 接 jiē 連 lián 星 xīng における質 zhí 量 liàng 移 yí 動 dòng も候 hoù 補 bŭ と考 kaŏ えられる。
水 shuĭ 素 sù の吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られるものをII型 xíng と分 fēn 類 leì する。渦 wō 巻 juàn 銀 yín 河 hé や棒 bàng 渦 wō 巻 juàn 銀 yín 河 hé の腕 wàn の部 bù 分 fēn に現 xiàn れることが多 duō い。II型 xíng の分 fēn 類 leì はスペクトルによらず、光 guāng 度 dù の変 biàn 化 huà によりなされる。光 guāng 度 dù 曲 qŭ 線 xiàn に平 píng 坦 tăn 期 qī (光 guāng 度 dù がほとんど一 yī 定 dìng になる時 shí 期 qī )があるものをIIP型 xíng (P: Plateau )、最 zuì 大 dà 光 guāng 度 dù の後 hoù 、単 dān 調 diaò に(直 zhí 線 xiàn 的 de に)光 guāng 度 dù が減 jiăn 少 shaŏ するものをIIL型 xíng (L: Linear ) と呼 hū んでいる。
太 taì 陽 yáng の約 yuē 8倍 beì より重 zhòng い星 xīng の場 cháng 合 hé 、核 hé 融 róng 合 hé 反 făn 応 yīng を繰 qiaō り返 făn すことによって、赤 chì 色 sè 超 chaō 巨 jù 星 xīng に進 jìn 化 huà した段 duàn 階 jiē ではネオン やマグネシウム からなる縮 suō 退 tuì した中 zhōng 心 xīn 核 hé が作 zuò られ、その周 zhoū 囲 weí の殻 ké 状 zhuàng の領 lĭng 域 yù で炭 tàn 素 sù の核 hé 融 róng 合 hé が進 jìn むようになる。中 zhōng 心 xīn 核 hé の質 zhí 量 liàng が増 zēng えると、やがて陽 yáng 子 zĭ の電 diàn 子 zĭ 捕 bŭ 獲 huò 反 făn 応 yīng が起 qĭ きて中 zhōng 心 xīn 核 hé 内 neì 部 bù に中 zhōng 性 xìng 子 zĭ 過 guò 剰 shèng 核 hé が増 zēng える。これによって電 diàn 子 zĭ の縮 suō 退 tuì 圧 yā が弱 ruò まるため、重 zhòng 力 lì 収 shoū 縮 suō が打 dă ち勝 shèng って一 yī 気 qì に崩 bēng 壊 huaì する。また、太 taì 陽 yáng の10倍 beì 程 chéng 度 dù よりも重 zhòng い星 xīng では中 zhōng 心 xīn 核 hé が縮 suō 退 tuì することなく核 hé 融 róng 合 hé が進 jìn み、最 zuì 後 hoù に鉄 tiě 56 の中 zhōng 心 xīn 核 hé ができる。鉄 tiě 56の中 zhōng 心 xīn 核 hé は重 zhòng 力 lì 収 shoū 縮 suō しながら温 wēn 度 dù を上 shàng げていき、約 yuē 1010 Kに達 dá すると黒 heī 体 tĭ 放 fàng 射 shè により生 shēng じた高 gaō エネルギーのガンマ線 xiàn を吸 xī 収 shoū してヘリウムと中 zhōng 性 xìng 子 zĭ に分 fēn 解 jiě してしまう(鉄 tiě の光 guāng 分 fēn 解 jiě )。これによってやはり中 zhōng 心 xīn 核 hé が一 yī 気 qì に重 zhòng 力 lì 崩 bēng 壊 huaì を起 qĭ こす。この爆 baò 縮 suō 的 de 崩 bēng 壊 huaì の反 făn 動 dòng による衝 chōng 撃 jī 波 bō などで外 waì 層 céng 部 bù は猛 měng 烈 liè な核 hé 融 róng 合 hé 反 făn 応 yīng を起 qĭ こし、II型 xíng の超 chaō 新 xīn 星 xīng となる。しかし爆 baò 発 fā のメカニズムは詳 xiáng しくわかっていない。内 neì 部 bù コアで生 shēng じた衝 chōng 撃 jī 波 bō は典 diăn 型 xíng 的 de な爆 baò 発 fā の運 yùn 動 dòng エネルギーと比 bĭ べて二 èr 桁 héng ほど大 dà きいにもかかわらずニュートリノ放 fàng 出 chū によって弱 ruò まるため外 waì 部 bù コアを通 tōng り抜 bá けられないと考 kaŏ えられている。現 xiàn 在 zaì では弱 ruò まった衝 chōng 撃 jī 波 bō をどのように復 fù 活 huó させるかが議 yì 論 lùn されており、ニュートリノ加 jiā 熱 rè メカニズムが有 yoŭ 力 lì 視 shì されているものの未 weì だうまくいっていない。
超 chaō 新 xīn 星 xīng SN 1987AはII型 xíng であったが、一 yī 度 dù 赤 chì 色 sè 超 chaō 巨 jù 星 xīng に膨 péng 張 zhāng した星 xīng が収 shoū 縮 suō して高 gaō 温 wēn の星 xīng になってから爆 baò 発 fā するという特 tè 異 yì な過 guò 程 chéng をとり、最 zuì 大 dà 光 guāng 度 dù も通 tōng 常 cháng のII型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng より暗 àn いものであった。原 yuán 因 yīn として、マゼラン銀 yín 河 hé は通 tōng 常 cháng の銀 yín 河 hé に比 bĭ べて進 jìn 化 huà が遅 chí く、水 shuĭ 素 sù ・ヘリウム以 yĭ 外 waì の重 zhòng 元 yuán 素 sù の比 bĭ 率 lw が小 xiaŏ さいことが挙 jŭ げられている。
超 chaō 新 xīn 星 xīng のうち、特 tè に爆 baò 発 fā エネルギーが大 dà きいもの(通 tōng 常 cháng の10倍 beì 以 yĭ 上 shàng )を、特 tè に極 jí 超 chaō 新 xīn 星 xīng と呼 hū び区 qū 別 bié している。スペクトルにおいて、水 shuĭ 素 sù 、珪 guī 素 sù 、ヘリウムの各 gè 吸 xī 収 shoū 線 xiàn が見 jiàn られず、さらに従 cóng 来 laí のIc型 xíng とも類 leì 似 sì 性 xìng が認 rèn められない。
年 nián は地 dì 球 qiú における発 fā 見 jiàn 年 nián
超 chaō 新 xīn 星 xīng 元 yuán 素 sù 合 hé 成 chéng [ 編 biān 集 jí ]
超 chaō 新 xīn 星 xīng はその爆 baò 発 fā の際 jì の極 jí 高 gaō 温 wēn により、恒 héng 星 xīng での元 yuán 素 sù 合 hé 成 chéng ではできなかった重 zhòng 元 yuán 素 sù の合 hé 成 chéng を可 kě 能 néng にする。鉄 tiě より重 zhòng い元 yuán 素 sù はその多 duō くがこの過 guò 程 chéng を経 jīng ることによって生 shēng 成 chéng されたものである。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā は、重 zhòng 粒 lì 子 zĭ 線 xiàn も大 dà 量 liàng に発 fā 生 shēng させ、極 jí 高 gaō 温 wēn と粒 lì 子 zĭ の密 mì 度 dù の高 gaō さから、r過 guò 程 chéng などを経 jīng て重 zhòng 元 yuán 素 sù が合 hé 成 chéng されていく。超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā によって理 lĭ 論 lùn 上 shàng 生 shēng 成 chéng 可 kě 能 néng な元 yuán 素 sù はおおよそカリホルニウム にまで及 jí ぶ。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā が発 fā 生 shēng すると、強 qiáng 烈 liè なガンマ線 xiàn が周 zhoū 囲 weí に一 yī 斉 qí に放 fàng たれる。このガンマ線 xiàn の威 weī 力 lì は凄 qī まじく、超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā を起 qĭ こした恒 héng 星 xīng から半 bàn 径 jìng 5光 guāng 年 nián 以 yĭ 内 neì の惑 huò 星 xīng 表 biaŏ 面 miàn に住 zhù む生 shēng 命 mìng 体 tĭ は絶 jué 滅 miè し、25光 guāng 年 nián 以 yĭ 内 neì の惑 huò 星 xīng に住 zhù む生 shēng 命 mìng 体 tĭ は半 bàn 数 shù が死 sĭ に、50光 guāng 年 nián 以 yĭ 内 neì の惑 huò 星 xīng に住 zhù む生 shēng 命 mìng 体 tĭ は壊 huaì 滅 miè 的 de な打 dă 撃 jī を受 shoù けるとされる。[ 11] ガンマ線 xiàn は地 dì 表 biaŏ を容 róng 赦 shè なく汚 wū 染 răn して生 shēng 命 mìng 体 tĭ が住 zhù めない環 huán 境 jìng にしてしまい、そこから地 dì 表 biaŏ に生 shēng 命 mìng 体 tĭ が住 zhù めるようになる環 huán 境 jìng に戻 lì るまでには数 shù 年 nián を要 yaò すると言 yán われている[ 12] 。しかし、地 dì 下 xià 深 shēn くにすむバクテリアなどの生 shēng 物 wù は直 zhí 接 jiē 的 de 影 yĭng 響 xiăng はほぼなく、生 shēng き残 cán ることが出 chū 来 laí る。
現 xiàn 在 zaì 、地 dì 球 qiú 周 zhoū 辺 biān で近 jìn いうちにII型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā を起 qĭ こすと予 yŭ 測 cè されている星 xīng は、約 yuē 600光 guāng 年 nián 離 lí れたアンタレス と、約 yuē 640光 guāng 年 nián の距 jù 離 lí にあるベテルギウス である。これらの星 xīng が超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā を起 qĭ こした際 jì には地 dì 球 qiú にも若 ruò 干 gān の影 yĭng 響 xiăng が出 chū ると言 yán われているが、地 dì 球 qiú から距 jù 離 lí が離 lí れすぎているためにガンマ線 xiàn の威 weī 力 lì は弱 ruò まり[ 注 zhù 2] 、オゾン層 céng が多 duō 少 shaŏ 傷 shāng つく程 chéng 度 dù で惑 huò 星 xīng および生 shēng 命 mìng 体 tĭ への影 yĭng 響 xiăng はほとんどないと予 yŭ 測 cè されている[ 12] 。またガンマ線 xiàn は自 zì 転 zhuăn 軸 zhoú の2度 dù の範 fàn 囲 weí に放 fàng 出 chū されることが判 pàn 明 míng しており、その後 hoù の観 guān 測 cè から地 dì 球 qiú はベテルギウスの自 zì 転 zhuăn 軸 zhoú から20度 dù の位 weì 置 zhì にあることもわかっていることから、ベテルギウスからのガンマ線 xiàn は地 dì 球 qiú に影 yĭng 響 xiăng を及 jí ぼさないと考 kaŏ えられている。
仮 jiă に地 dì 球 qiú から8.6光 guāng 年 nián 離 lí れたシリウス A、あるいは25.3光 guāng 年 nián 離 lí れたベガ がII型 xíng 超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā を起 qĭ こしたとすると、地 dì 球 qiú に住 zhù む生 shēng 命 mìng はほぼ確 què 実 shí に絶 jué 滅 miè するか壊 huaì 滅 miè 的 de な打 dă 撃 jī を受 shoù けることになるが、シリウスAの質 zhí 量 liàng は太 taì 陽 yáng の2倍 beì 強 qiáng 、またベガの質 zhí 量 liàng は太 taì 陽 yáng の3倍 beì 程 chéng 度 dù であるために超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā は起 qĭ こさず、いずれも赤 chì 色 sè 巨 jù 星 xīng となって膨 péng 張 zhāng した外 waì 層 céng 部 bù により惑 huò 星 xīng 状 zhuàng 星 xīng 雲 yún を形 xíng 成 chéng し、残 cán った中 zhōng 心 xīn 核 hé が白 baí 色 sè 矮 aĭ 星 xīng となる可 kě 能 néng 性 xìng が濃 nóng 厚 hoù である。
我 wŏ 々が住 zhù んでいる地 dì 球 qiú も一 yī 部 bù の三 sān 葉 xié 虫 chóng の絶 jué 滅 miè など、周 zhoū 囲 weí の星 xīng の超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の影 yĭng 響 xiăng を受 shoù けたと思 sī われる痕 hén 跡 jī がいくつか発 fā 見 jiàn されている[ 13] 。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí おうし座 zuò のかに星 xīng 雲 yún 。月 yuè の1/5程 chéng 度 dù の直 zhí 径 jìng に見 jiàn える
SN 1987A 複 fù 数 shù のリング構 goù 造 zaò が見 jiàn える。超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā によるニュートリノが観 guān 測 cè された最 zuì 初 chū の超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí
超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí (ちょうしんせいざんがい、英 yīng : Supernova remnant [ 14] )とは、超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の後 hoù に残 cán る星 xīng 雲 yún 状 zhuàng の天 tiān 体 tĭ である[ 14] 。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā の結 jié 果 guŏ として中 zhōng 性 xìng 子 zĭ 星 xīng が作 zuò られることがあるが、発 fā 見 jiàn されている中 zhōng 性 xìng 子 zĭ 星 xīng の周 zhoū 囲 weí に超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí があるものは少 shaŏ ない。これは超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā のわずかな非 feī 対 duì 称 chēng 性 xìng によって中 zhōng 性 xìng 子 zĭ 星 xīng が爆 baò 発 fā の中 zhōng 心 xīn から弾 dàn き飛 feī ばされてしまうためと考 kaŏ えられている。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā で放 fàng 出 chū される物 wù 質 zhí はほぼ球 qiú 対 duì 称 chēng に拡 kuò がるため、地 dì 球 qiú から観 guān 測 cè した場 cháng 合 hé には超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí は円 yuán 弧 hú 状 zhuàng の形 xíng に見 jiàn えるものが多 duō いが、かに星 xīng 雲 yún のように不 bù 規 guī 則 zé な形 xíng 状 zhuàng のものもある。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 爆 baò 発 fā が起 qĭ こると星 xīng の外 waì 層 céng のガスは衝 chōng 撃 jī 波 bō によって吹 chuī き飛 feī ばされる。この際 jì に衝 chōng 撃 jī 波 bō による断 duàn 熱 rè 圧 yā 縮 suō や放 fàng 射 shè 性 xìng 元 yuán 素 sù の崩 bēng 壊 huaì 熱 rè でガスは加 jiā 熱 rè され非 feī 常 cháng に高 gaō 温 wēn になり光 guāng を放 fàng 射 shè する。超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí を構 goù 成 chéng しているガスの温 wēn 度 dù は100万 wàn K 以 yĭ 上 shàng であり、通 tōng 常 cháng の散 sàn 光 guāng 星 xīng 雲 yún よりもはるかに高 gaō 温 wēn である。そのため通 tōng 常 cháng の散 sàn 光 guāng 星 xīng 雲 yún に見 jiàn られるような水 shuĭ 素 sù 原 yuán 子 zĭ の再 zaì 結 jié 合 hé に伴 bàn う輝 huī 線 xiàn 以 yĭ 外 waì に、磁 cí 場 cháng 中 zhōng を高 gaō 速 sù で運 yùn 動 dòng する電 diàn 子 zĭ によるシンクロトロン放 fàng 射 shè が観 guān 測 cè される。このようにして爆 baò 発 fā 直 zhí 後 hoù の超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí は輝 huī いている。
超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí はその後 hoù も周 zhoū 囲 weí の星 xīng 間 jiān ガス を取 qŭ り込むようにして膨 péng 張 zhāng を続 xù けていく。高 gaō 速 sù で膨 péng 張 zhāng していく衝 chōng 撃 jī 波 bō 面 miàn が周 zhoū 囲 weí の星 xīng 間 jiān ガスに衝 chōng 突 tū し断 duàn 熱 rè 圧 yā 縮 suō されることで高 gaō 温 wēn の状 zhuàng 態 taì が維 weí 持 chí される。このようにして超 chaō 新 xīn 星 xīng 残 cán 骸 haí は膨 péng 張 zhāng 速 sù 度 dù が衰 shuaī えて高 gaō 温 wēn の状 zhuàng 態 taì を維 weí 持 chí できなくなるまで数 shù 万 wàn 年 nián 程 chéng 度 dù 輝 huī き続 xù ける[ 14] 。
^ 1604年 nián 10月 yuè 9日 rì に観 guān 測 cè された超 chaō 新 xīn 星 xīng SN 1604 。へびつかい座 zuò θ星 xīng のそばにある。
^ 単 dān 位 weì 面 miàn 積 jī あたりのガンマ線 xiàn の強 qiáng さは距 jù 離 lí の2乗 chéng に反 făn 比 bĭ 例 lì するため、例 lì えば距 jù 離 lí が3倍 beì になれば強 qiáng さは1/9になる
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