超新星爆発

出典: Astrophys. Lab., Kyushu Univ.

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超新星とは?

急に明るく光る天体で,銀河一個分と同等の明るさで輝く。これは星の進化の最終段階で起こる爆発的現象であると考えられている。超新星は,その光度曲線・スペクトルの種類などによって,幾つかのグループに分類できる。水素のスペクトルのないI型と水素のスペクトルがあるII型とに分けられる。このように,光り方によってタイプに分けられるが,その輝く機構もそれぞれ異なった原因がある。どの場合も,星の進化の最終段階で起こる,星の最期の爆発現象である。

Supernova 1987A Hubble Wide Field Image

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重力崩壊型超新星爆発

太陽質量の8倍よりも重い星は大質量星と呼ばれ、進化の最終段階で中心にFeグループ元素のコアを形成する。この鉄は元素の中で最も安定なため、これ以上核反応によって星を支えるためのエネルギーを取り出せない。したがって、星は自己重力により中心に向かって収縮していく。収縮が続くと中心温度が上昇すると、こんどは鉄が光を吸収してヘリウムに分解する反応が起こる。これを鉄の光分解といい、この反応によってエネルギーが奪われ、コアは急激に収縮する。それにより、わずかな時間でコアの中心密度が上がり核密度に近づく。核密度を超えると、そこで跳ね返り(バウンス)が起こり、外向きの衝撃波が生じる。上手くいけば外層部分が吹き飛ばされ、超新星爆発となる。そして、中心には全てが中性子で出来ているような中性子星と呼ばれる高密度天体が残る。

超新星爆発のメカニズムはまだ解明されていない。通常、バウンスによって外向きの衝撃波が生じたとしても、その衝撃波が途中で停滞してしまい爆発に至らない。爆発に成功するかどうかは、中心の高温・高密度領域で大量に発生するニュートリノが、そのエネルギーの一部を衝撃波付近の物質に与えることが鍵になると考えられている。このニュートリノが物質を効果的にあたためるための機構として、定在降着衝撃波に対する不安定性 (SASI) なども考えられている。 また、近年、非球対称な超新星爆発機構にも注目が集まっている。星の回転と磁場の効果によってジェット状の爆発が起こるとも考えられており、通常の超新星爆発の10倍以上のエネルギーで爆発したと考えられる極超新星や、高エネルギー天体現象であるガンマ線バーストなどは、この非球対称な星の爆発が起源だと考えられている。

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