Name: 中性子星 - ブラックホールではない最も極端なもの (Neutron Stars – The Most Extreme Things that are not Black Holes)
Uploaded: 2021-01-14T10:54:37.000Z
Duration: 8 min 41 s

Neutron stars are one of the most extreme and violent things in the universe.

中性子星は宇宙で最も極端で激しい天体の一つだ

Giant atomic nuclei, only a few kilometers in diameter,

数キロメートルほどの巨大な原子核の集まりであるが

And they owe their existence to the death of something majestic.

そして、中性子星は非常に壮大な存在の死によって誕生する

恒星は繊細なバランスによって存在する

Stars exist because of a fragile balance.

数万、数億、数兆トンの灼熱のプラズマが

The mass of millions of billions of trillions of tons of hot plasma

重力によって内側に引っ張られ

膨大な力で物質を圧縮し、核融合が起きることで

and squeeze material together with so much force that nuclei fuse

水素が融合してヘリウムとなる

これが重力を押し返して外に出ようとするエネルギーを解放する

This releases energy which pushes against gravity and tries to escape.

このバランスが続く限り、恒星は輝きながら安定することができる

As long as this balance exists, stars are pretty stable.

最終的に、中心部の水素は全て核融合により燃焼し尽くす

Eventually, the hydrogen will be exhausted.

その後、私たちの太陽のような中規模の恒星は、巨星という段階を経て、

Medium stars, like our Sun, go through a giant phase,

ヘリウム、炭素、酸素といった元素を生成しては燃焼することを繰り返し

where they burn helium into carbon and oxygen

before they eventually turn into white dwarfs.

しかし、私たちの太陽の何倍もの質量を持つ星は

But in stars many times the mass of our Sun,

ヘリウムが燃焼し終えたところで、興味深い状況になる

things get interesting when the helium is exhausted.

しばらくして圧力と放射線のバランスが崩れて、

For a moment, the balance of pressure and radiation tips,

重力が勝ち、恒星は以前よりも強く押しつぶされる

and gravity wins, squeezing the star tighter than before.

恒星のコアは一気に活発に燃え上がり

恒星の外側の層は何百倍も膨張し、

while the outer layers of the star swell by hundreds of times,

数ヶ月で酸素がシリコンになり、

そして一日でシリコンから鉄へ

鉄は放射するエネルギーがなく、これ以上融合することはない

It has no energy to give and cannot be fused.

融合が突然停止し、バランスが崩れてゆく

The fusion suddenly stops, and the balance ends.

核融合による外側への反発がなくなり

Without the outward pressure from fusion,

鉄のコアは強大な重力によって押しつぶされる

the core is crushed by the enormous weight of the star above it.

次に起こるのは...非常に素晴らしく、また恐ろしいことである

電子や陽子などの粒子は、互いに反発している

Particles, like electrons and protons, really don't want to be near each other.

しかし、重力による崩壊の圧力はとても大きく、

But the pressure of the collapsing star is so great

電子と陽子が融合して中性子に変わり、

that electrons and protons fuse into neutrons,

その後、中性子は原子核の中で互いに強く圧縮される

which then get squeezed together as tightly as in atomic nuclei.

地球ほどの大きさの鉄球が、純粋な原子核物質のボールとなり、

１つの町ほどの大きさにまで縮むことになる

is squeezed into a ball of pure nuclear matter, the size of a city.

しかし、コアだけではない。恒星全体が崩壊し、

But not just the core; The whole star implodes,

重力によって外層は光速の25%の速度で一気に収縮する

gravity pulling the outer layers in at 25% the speed of light.

この内側への力は中心の鉄により跳ね返り、

This implosion bounces off the iron core,

外向きに爆発する衝撃波を生成し

producing a shock wave that explodes outwards

and catapults the rest of the star into space.

これが"超新星爆発"と呼ばれるもので

This is what we call a supernova explosion, and it will outshine entire galaxies.

その光は銀河まるごとを照らすほど

What remains of the star is now a neutron star.

そして、星のコアの残りが中性子星となる

Its mass is around a million times the mass of the Earth

その質量は地球の質量の100万倍ほどだが

but compressed to an object about 25 kilometers wide.

幅約25キロメートルの大きさにまで圧縮されている

It's so dense that the mass of all living humans

その密度は非常に高く、地球上すべての人間を

would fit into one cubic centimeter of neutron star matter.

1立方センチメートルに収めたものと同じだ

Put another way, that's Mount Everest in a cup of coffee.

別の言い方をすれば、エベレスト山がコーヒーカップに収まるほど

From the outside, a neutron star is unbelievably extreme.

我々からしたら、中性子星は信じられないほど極端な存在だ

Its gravity is the strongest, outside black holes,

その重力は宇宙最強クラスで、

and, if it were any denser, it would become one.

少しでも密度が高ければ、ブラックホールになる

meaning you can see the front and parts of the back.

星の前面と、その後ろにあるものの一部まで見ることができる

Their surfaces reach 1,000,000 degrees Celsius, compared to a measly 6,000 degrees for our Sun.

その表面は100万℃に達する。なお太陽はわずか6,000℃だ

さあ、中性子星の内部を見てみよう

Although these giant atomic nuclei are stars,

これらの巨大な原子核の集まりは恒星だが、

多くの点で、それらの構造は惑星によく似ていて

固体の地殻が液体のコアを包む

The outermost layers are made of iron left over from the supernova,

最外層は超新星から残された鉄でできている

with a sea of electrons flowing through them.

電子の海がそれらの間を縫ってゆく

Going deeper, gravity squeezes nuclei closer together.

深くなるにつれ、重力は原子核をより強く押し付ける

We find fewer and fewer protons, as most merge to neutrons.

ほとんどが中性子に融合するため、陽子の数はますます少なくなっていき

Here, nuclei are squeezed together so hard

ここでは、原子核が非常に強く押され

陽子と中性子が並び替えられ、

enormous nuclei with millions of protons and neutrons

数百万の陽子と中性子でできた巨大な核が集まって

スパゲッティかラザニアのような形を作る

これらは物理学者によって「核パスタ」とよばれる

Nuclear pasta is so dense that it may be the strongest material in the universe,

核パスタは密度が非常に高いため、宇宙で最も硬い物質である可能性がある

but many times as massive as the Himalayas.

ヒマラヤ山脈の何倍もの質量がある

Eventually, beneath the pasta, we reach the core.

最終的に、パスタの下、星のコアにたどり着く

We're not really sure what the properties of matter are when they're squeezed this hard.

このように強く押された物質の性質がどんなものかはまだ不明だが

Protons and neutrons might dissolve into an ocean of quarks,

陽子と中性子は、クォークの状態で海のように一体となっている可能性があり、

それは"クォーク・グルーオン・プラズマ"と呼ばれる

Some of those quarks might turn into strange quarks,

これらのクォークの一部は、ストレンジクォークに変わる可能性があり、

making a sort of strange matter, with properties so extreme,

"ストレンジ物質"となる可能性があるが

それについては別の動画にて解説している

Or, maybe they just stay protons and neutrons.

または、陽子と中性子のままでいるかもしれない

No one knows for sure, and that's why we do science.

答えはまだ誰もわからない。だからみんな科学で解き明かそうとしている

That's all pretty heavy stuff, literally, so let's go back out into space.

その話は文字通り非常に"重い"ものなので、話を戻そう

they begin to spin very, very fast, like a ballerina pulling her arms in.

バレリーナが腕を引いた時みたいに、非常に速く回転を始める

Neutron stars are celestial ballerinas, spinning many times per second.

中性子星は天体のバレリーナで、毎秒何回転もする

because their magnetic field creates a beam of radio waves,

なぜなら、中性子星の磁場が電波ビームをつくり出すからだ