天文学は計算科学であり、形態形成の科学でもあるんです。

銀河の進化にせまる

放送大学教授

杉本 大一郎 氏

すぎもと だいいちろう

937年京都府生れ。59年京都大学理学部物理学科卒業、64年同大学大学院理学研究課原子核理学専攻博士課程修了。67−69年、米国科学アカデミー、NASA研究員、83年西ドイツ・ゲッチンゲン大学Ｆ・ガウス名称教授。84年より東京大学教養学部教授、96年組織変えにより同大学大学院総合文化研究科教授に。今年3月に定年退官し現在に至る。
理学博士。主な著書に『宇宙地球科学』（共著、75年、東京大学出版会）、『宇宙の終焉』（78年、講談社）、『エントロピー入門』（85年、中央公論社）、『手作りスーパーコンピュータへの挑戦』（93年、講談社）、『専用計算機によるシミュレーション』（94年、編集、朝倉書店）などがある。
放送大学では「天体と宇宙の進化I、II」の主任講師を務めている。なお、同名の印刷教材（放送大学教育振興会）がある。

1997年6月号掲載

星の最後の輝き「超新星」

──最初からだいぶ難しい話になってしまいました。ここでちょっともう少し身近な星の一生についてお伺いしたいと思います。昔「何億光年輝く星にも寿命があると教えてくれたのはあなたでした」という山口百恵さんの歌がありまして、なるほどそうだな、と思ったことがあるんです。

杉本　それでは恒星の中でも一番身近な太陽を例にしてみましょうか。太陽の中心部では原子核反応が起っています。これによって水素がヘリウムに変り、その時に出るエネルギーによって太陽は光っているわけですよね。それで何年もつのかという計算をすると、だいたい100億年ぐらいです。今太陽は生れてから50億年ぐらいです。100億年の寿命と言ってもわれわれのスケールから見れば無限大ですよね。

ただ、すべての星が100億年と寿命が決っているわけではありません。

星には重い星も軽い星もあります。太陽は星の中でもむしろ軽い方です。太陽より重いとエネルギーの消耗が早まり、何千万年で寿命を終るものもあります。

──10年ほど前、マゼラン星雲というわれわれの銀河のすぐお隣の銀河で超新星が爆発したと新聞でも取り上げられたことがあったので、これを読んでいる方々にもご記憶があるかと思いますが、あれが星の最後の姿ということですか。

杉本　そういうことですね。重くて自分の引力でつぶれるわけです。

星が進化するとその外層は膨張しますが、星の中心には小さく凝縮したヘリウムの「芯」ができます。そして芯が収縮してその圧力と温度を上げ続けることで、ヘリウムは炭素のような重い元素となり、この反応が星を輝き続けさせるエネルギーを生み出すわけです。そのうちに圧力や温度がさらに上がり、炭素はもっと重い元素に変っていく。その時の星の芯はいくつもの元素の層が重なったタマネギのような構造になっています。

でもこれがいつまでも続くわけじゃない。芯の中心部に鉄が合成されると、それ以上に核融合してもエネルギーは出ないんです。そうするとあとは自分の重さでずっと縮んでいくばかりとなる。これを「重力崩壊」と言います。超新星はこうしてつぶれ落ちる芯から出るエネルギーが逆に星の外層を吹き飛ばすことで爆発するのです。