"How to Blow Up a Star"


By Wolfgang Hillebrandt /Hans-Thomas Janka/Ewald Müller W. ヒルブラント /H.=T. ヤンカ/E. ミューラー
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On November 11, 1572, Danish astronomer and nobleman Tycho Brahe saw a new star in the constellation Cassiopeia, blazing as bright as Jupiter. In many ways, it was the birth of modern astronomy--a shining disproof of the belief that the heavens were fixed and unchanging. 1572年11月11日,デンマークの天文学者で貴族のティコ・ブラーエ(Tycho Brahe)は,木星と同じくらい明るく輝く新しい星を,カシオペア座のなかに見つけた。多くの意味で,それは近代天文学の始まりとなった。天は固定され,変化することはないというそれまでの信念への“輝ける反証”だったからだ。
Such "new stars" have not ceased to surprise. Some 400 years later astronomers realized that they briefly outshine billions of ordinary stars and must therefore be spectacular explosions. このような「新しい星」が人々を驚かせたのはこれが最後ではなかった。約400年後,天文学者はそれらが短期間だが,普通の星の何十億倍もの明るさで輝くこと,つまり,そのとき華々しい爆発を起こしているに違いないと気づいた。
In 1934 Fritz Zwicky of the California Institute of Technology coined the name "supernovae" for them. Quite apart from being among the most dramatic events known to science, supernovae play a special role in the universe and in the work of astronomers: seeding space with heavy elements, regulating galaxy formation and evolution, even serving as markers of cosmic expansion. 1934年,カリフォルニア工科大学のツビッキー(Fritz Zwicky)はそうした星々を「超新星」と名づけた。科学の世界で最も劇的な出来事の1つであるだけでなく,超新星は宇宙において,さらには天文学者の研究にとっても特別な存在だ。宇宙空間に重元素を撒き散らし,銀河の形成と進化を促し,宇宙の膨張ペースを調べるうえでの指標の役割さえ果たしている。
Zwicky and his colleague Walter Baade speculated that the explosive energy comes from gravity. Their idea was that a normal star implodes until its core reaches the density of an atomic nucleus. Like a crystal vase falling onto a concrete floor, the collapsing material releases enough gravitational potential energy to blow the rest of the star apart. ツビッキーと同僚のバーデ(Walter Baade)は爆発のエネルギーは重力によってもたらされると推測した。彼らは爆発が起きる際,「爆縮」という現象によって普通の星の中心部が落ち込んでゆき,その密度が原子核の密度になるまで高まると考えた。コンクリート床に落ちたガラスの花瓶のように,爆縮する物質は星の外側の部分をバラバラに吹き飛ばすほどの重力エネルギーを放出する。
An alternative emerged in 1960, when Fred Hoyle of the University of Cambridge and Willy Fowler of Caltech conceived of the explosions as giant nuclear bombs. 1960年,超新星は巨大な核爆発によるとする別の説が,英ケンブリッジ大学のホイル(Fred Hoyle)とカリフォルニア工科大学のファウラー(Willy Fowler)によって示された。
When a sunlike star exhausts its hydrogen fuel and then its helium, it turns to its carbon and oxygen. Not only can the fusion of these elements release a titanic pulse of energy, it produces radioactive nickel 56, whose gradual decay would account for the months-long after-glow of the initial explosion. 太陽のような星は水素を核融合の燃料としているが,それがなくなるとヘリウムを使って燃え始め,ヘリウムを使い尽くすと,今度は炭素と酸素を使う。これらの元素の核融合は途方もないエネルギーを解放するだけでなく,放射性元素のニッケル56(普通のニッケルより中性子が2つ少ない)を生み出す。最初の爆発の後,何カ月にもわたって超新星が輝き続けるのは,このニッケル56が徐々に崩壊して熱を生み出すためだろう。
Both these ideas have proved to be right. Of the supernovae that show no signs of hydrogen in their spectra (designated type I), most (type Ia) appear to be thermonuclear explosions, and the rest (types Ib and Ic) result from the collapse of stars that had shed their outer hydrogen layers. Supernovae whose spectra include hydrogen (type II) are thought to arise from collapse as well. これらの考えはどちらも正しいことが証明された。スペクトルに水素の存在を示す特徴のないⅠ型と呼ばれる超新星のうち,その大半(Ⅰa型)が核融合反応による爆発で,残り(Ⅰb型とⅠc型)は外側の水素の層を失った星が重力崩壊したものだ。スペクトルに水素が見られる超新星(Ⅱ型)もまた重力崩壊によって起こる。
Both mechanisms reduce an entire star to a shell of gaseous debris, and gravitational collapse events also leave behind a hyperdense neutron star or, in extreme cases, a black hole. Observations, notably of supernova 1987A (a type II event), have substantiated this basic theoretical picture. どちらのメカニズムも星全体をガスでできた殻状の残骸へと変え,重力崩壊による爆発では超高密度な中性子星が,また極端な場合にはブラックホールが後に残される。数多くの超新星の観測,特に超新星1987A(Ⅱ型超新星)の観測が,この理論の基本的な描像を実証した。