超新星爆発とは？星の最期に生まれる中性子星・ブラックホールと私たちへの贈り物

超新星爆発は、星の終わりでありながら、宇宙にとっては二つの異なる天体が生まれる「はじまりの瞬間」でもあります。

そして超新星爆発のカケラが私たちの中に息づいている不思議。

今夜はその秘密を一緒にひも解いてみませんか？

このコラムは「星の一生」シリーズの第６回です。
前回のお話はこちらからどうぞ。
→ 《星空コラム》第５回　劇的な終焉　超新星爆発

超新星爆発後の運命｜中性子星になるかブラックホールになるかの分岐点
中性子星とは？｜超高密度で高速回転する宇宙のピルエットダンサー！？
ブラックホールはどうやって誕生するのか｜仕組みをやさしく解説
1. イベントホライズンとは？｜ブラックホールの引き返せない境界線
2. 見えないのに確かに存在する不思議な天体
超新星爆発からのプレゼント
お嬢さまとルミリィの星語り
ルミリィ食堂　⭐️星空のお夜食🍴
次回予告　冬の星座物語　三つ星が導く冬の入り口

超新星爆発後の運命｜中性子星になるかブラックホールになるかの分岐点

青白く輝く中性子星（パルサー）と、黄金色のリングをまとったブラックホールが並んで描かれた宇宙イラスト。回転しながら電波を放つパルサーと、光を飲み込むブラックホールの対比が幻想的。 — ひとつの光は鼓動を刻み、
もうひとつは沈黙の闇へと変わる。
どちらも、星が残した物語の続きです。

超ざっくり言うと、運命を決めるのは超新星爆発後、「最後に残る中心核（コア）」の重さです。
元の恒星がどれだけ大きくても、超新星爆発で外層が吹き飛んでしまうので、
残ったコアの質量がどれくらいかで、その後の姿が決まります。

⭐ 太陽質量の約2.5倍以内まで → 中性子星に
⭐ 太陽質量の約2.5〜3倍以上 → ※理論上、ブラックホールへ向かうと考えられています。

ほんのわずかな差で、星の一生はまったく違うエンディングを迎えるのです。

※理論上と前置きしたのは、太陽質量３倍くらいの境界のブラックホールは、まだ見つけるのがとても難しい天体だからです。
そのため、このあたりは天文学でもまだまだ謎の領域として日々研究が続いています。

中性子星とは？｜超高密度で高速回転する宇宙のピルエットダンサー！？

宇宙空間で高速回転するパルサーのイラスト。強い磁場から両極に向けてビーム状の光が放たれ、星の周囲には磁力線の輪が描かれている。 — 高速回転する中性子星が放つビーム。
私たちが受け取る宇宙の点滅信号です。

中性子星は、とんでもなく重いのに、とんでもなく小さい星です。

半径は10km程度と都市サイズなのに、重さは太陽と同等以上です。

超新星爆発の衝撃によって「陽子 + 電子 → 中性子」という合体が一気に進み、ほぼ中性子だけでできた《超高密度の星》に姿を変えます。

星が極限までぎゅっと縮むと、自転も一緒に圧縮され、回転はものすごいスピードへ！
なんと１秒間に数十回〜数百回転する中性子星もあります！！

その結果、強い電波やX線を一定のリズムで発するものもあり、こうした中性子星は《パルサー》と呼ばれます。

宇宙トリビア
パルサーの点滅は、あまりにも規則正しい為、発見当初本気で「宇宙人からの信号では？」と疑われたエピソードがあるんです🤭

ブラックホールはどうやって誕生するのか｜仕組みをやさしく解説

ブラックホール、それは宇宙の中でも、ひときわ謎とロマンに満ちた天体です。

「ブラックホール」という名前から、宇宙にぽっかりと大きな穴が空き、そこへ物質が吸い込まれていく……
そんな光景を思い浮かべる方も多いかもしれません。

ですが実際の姿は少し違います。

先ほど書いた通り、重い恒星が超新星爆発を起こしたあと、中心に残ったコアが太陽質量の約3倍以上になると、中性子の縮退圧（押し返す力）でも支えきれなくなります。
すると、重力が暴走するようにコアが潰れ続け、密度が限界を超えた時、ブラックホールが誕生するのです。

つまり穴ではなく、極限まで重力が強くなった天体なのです。

イベントホライズンとは？｜ブラックホールの引き返せない境界線

中央に黒い事象の地平面をもつブラックホールと、その周囲を高速で渦巻く炎のような降着円盤を描いたイラスト。 — ブラックホールの周囲で加熱されたガスが光を放ち、
明るい円盤をつくります。
星の最期が生む壮大な宇宙の現象です。

事象の地平線じしょうのちへいせん（イベントホライズン） という言葉を聞いたことがありますか？

ブラックホールと宇宙を隔てる《境界線》のようなものです。
この境界をひとたび超えてしまうと、たとえ光の速度であってもブラックホールから戻ることはできません。

そこから先で起きた出来事は、外の宇宙からは永久に観測できない領域に沈んでいきます。

引き返せない一線。

確かに少し恐ろしさもありますが、どこか、抗えない恋に落ちてしまうような、宇宙が仕掛けたロマンティックな理ことわりのようにも感じませんか？

見えないのに確かに存在する不思議な天体

まず大前提としてブラックホールは光すら脱出できない、つまり完全に不可視の存在です。
ではどうやって存在が確認されたのか不思議だと思いませんか？

答えはとてもロマンチックです。

ブラックホールの周りでは、星やガスが《普通では起こりえない動き》を見せます。

・近づいたガスが引き延ばされ、渦を巻きながら熱を帯びる。

・星の軌道が不自然なほど曲がる。

・ふたつのブラックホールが合体した時、重力波として空間が震える。

これらはすべて、「見えないはずの存在が、そこにあるから起きている変化」です。

宇宙はブラックホールによって姿を変え、その痕跡が姿なき天体を浮き彫りにする。
見えないものの存在証明が、静かに、でも確かに起きているのです。

BUMP OF CHICKENの《天体観測》という曲にこんなフレーズがあります。

「見えないものを見ようとして望遠鏡をのぞき込んだ」

ブラックホールの観測はまさにこの気持ちから始まったのです。

見えないものを見つけようとする気持ち。

その優しい衝動は、宇宙を知ろうとすることと、自分の心の奥をそっと覗き込むことが、実は同じ方向を向いているのだと、教えてくれているのかもしれません。

■ 参考文献
・佐藤勝彦（監修）『宇宙138億年の謎を楽しむ本』
・谷口義明（監修）『新・天文学事典（BLUE BACKS）』
・Wikipedia「超新星」「ブラックホール」など関連項目

降着円盤に包まれたブラックホールを、ゆるキャラクター風に描いたイラスト。 — ボク、ブラックホールちゃん！
ちょっとこわそうに見えるけど、
本当は宇宙のこといっぱい知ってるよ〜！

超新星爆発からのプレゼント

超新星爆発で生まれた元素記号（H, C, O, Fe, Ca, Mg）と一緒に描かれた女の子のイラスト。 — 星のかけらでできた私たち。
超新星爆発がもたらした元素たちが、今日のわたしを形づくっています。

超新星爆発によって、重元素が宇宙に撒き散らされ、やがてゆっくりと集まって分子雲を形づくります。
その分子雲からは太陽が生まれ、太陽系が整い、地球が形成され、その地球で生命が芽生えていきました。

この一連の流れは、一つの大きな円のようにつながっています。

私たちの体をつくる鉄も、カルシウムも、マグネシウムも、そのすべては、かつて宇宙で輝いた星の破片。
比喩ではなく、本当に《超新星爆発のかけら》なのです。

宇宙を思うとき、常識では測れない時間のスケールや、時に物理法則すら揺らぐような領域に圧倒されることもあります。

けれど宇宙を知ることは、同時に自分自身のルーツを辿ることでもあります。

星空コラム全６話を通して、《究極のもののあはれ》ともいえる宇宙の営みをご紹介してきました。

その美しさに思いを馳せるとき、私たちは、自分という存在をほんの少し俯瞰して見つめられる。
そんな静かなひとときを過ごせるのかもしれません。

「星の一生」シリーズは、これで最終回となります。
ここまで旅をともにしてくださったスターゲイザーさんに心からの感謝を込めて。

▼ 星の一生を最初から読む
・第１回　《星空コラム》第１回　星の誕生
・第２回　《星空コラム》第２回　恒星の輝き
・第３回　《星空コラム》第３回　星は、老いてなお輝く
・第４回　《星空コラム》第４回　白色矮星の静かな光
・第５回　《星空コラム》第５回　劇的な終焉　超新星爆発
・第６回（本記事）ブラックホールと中性子星