第23章恒星の死The Death of Stars
Gamma-Ray Burstsガンマ線バースト
Gamma-Ray Bursts: Harvesting Knowledge from the Universe’s Most Powerful Explosions (from the NASA Universe web team): https://science.nasa.gov/universe/gamma-ray-bursts-harvesting-knowledge-from-the-universes-most-powerful-explosions/.
ガンマ線バースト――宇宙で最も強力な爆発から知識を得る。NASA Universeのウェブチームによる。
Missions to Detect and Learn More about Gamma-Ray Bursts:
ガンマ線バーストを検出し、理解を深めるための観測計画：
Fermi Space Telescope: https://www.nasa.gov/content/fermi/overview.
INTEGRAL Spacecraft: http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Integral_overview.
SWIFT Spacecraft: https://swift.gsfc.nasa.gov/about_swift/.
Beppo-SAX: https://www.ssdc.asi.it/bepposax/.
NASA Looks Back at 50 Years of Gamma-Ray-Burst Science: https://www.nasa.gov/universe/nasa-looks-back-at-50-years-of-gamma-ray-burst-science/
Videos動画
Death of Stars星の死
A Tour of Supernova 1987A: https://www.youtube.com/watch?v=ITvAdZzNFb0. A history of the supernova with Hubble and X-ray observations discussed (3:09).
超新星1987Aを巡る。ハッブルとX線の観測を交えた、超新星の歴史。3分9秒。
BBC interview with Antony Hewish: http://www.bbc.co.uk/archive/scientists/10608.shtml. (40:54).
BBCによるアントニー・ヒューイッシュへのインタビュー。40分54秒。
Black Widow Pulsars: The Vengeful Corpses of Stars: https://www.youtube.com/watch?v=Fn-3G_N0hy4. A public talk in the Silicon Valley Astronomy Lecture Series by Dr. Roger Romani (Stanford University) (1:01:47).
ブラックウィドウ・パルサー――復讐する星の残骸。スタンフォード大学のロジャー・ロマーニ博士による、シリコンバレー天文学講演シリーズの一般向け講演。1時間1分47秒。
It all ends with a bang!: http://www.spacetelescope.org/videos/hubblecast64a/. HubbleCast Program introducing Supernovae with Dr. Joe Liske (9:48).
すべては爆発で終わる！。ジョー・リスケ博士とともに超新星を紹介するHubbleCast番組。9分48秒。
Millisecond Pulsars: https://www.youtube.com/watch?v=m112a76tjKQ. Dr. Scott Ransom, of the National Radio Astronomy Observatory, explains how millisecond pulsars come about, with some nice animation (1:33).
ミリ秒パルサー。アメリカ国立電波天文台のスコット・ランサム博士が、わかりやすいアニメーションでミリ秒パルサーのでき方を説明する。1分33秒。
NASA’s NICER Reveals First-ever Pulsar Surface Map: https://www.youtube.com/watch?v=zukBXehGHas. About an X-ray telescope on the International Space Station that allowed astronomers to map the size and surface features of a pulsar (4:12).
NASAのNICERが初めて明らかにしたパルサー表面の地図。国際宇宙ステーションのX線望遠鏡が、パルサーの大きさと表面の特徴を地図化したことについて。4分12秒。
Tour of the Crab Nebula: https://www.youtube.com/watch?v=DJ46S7sQ5hM. Combines visible-light and X-ray observations to permit a remarkable 3-D visualization of the supernova remnant (3:02).
かに星雲を巡る。可視光とX線の観測を組み合わせ、超新星残骸の見事な立体像を描く。3分2秒。
Uncovering the Veil Nebula: https://esahubble.org/videos/heic0712a/. An introduction to supernovae and their remnants, with a focus on an older remnant in Cygnus (6:17).
ベール星雲を解き明かす。はくちょう座の比較的古い残骸に注目し、超新星とその残骸を紹介する。6分17秒。
What Are Pulsars?: https://www.youtube.com/watch?v=dHDc43N1wME. Dr. Michael Koop of Ohio University introduces and explains pulsars for the beginner (13:20).
パルサーとは何か。オハイオ大学のマイケル・クープ博士が初心者向けに紹介・解説する。13分20秒。
Gamma-Ray Burstsガンマ線バースト
NASA Explains Gamma-Ray Bursts: https://www.youtube.com/watch?v=Sc7Qd08ugQw. A concise introduction to different kinds of bursts as of 2024 (3:05).
NASAが解説するガンマ線バースト。2024年時点での異なる種類のバーストを簡潔に紹介する。3分5秒。
NASA’s Fermi and Swift Telescopes Capture Revolutionary Gamma-Ray Burst: https://www.youtube.com/watch?v=FQLZPm34Chg. On observations of a 2021 burst that didn’t fit into the neat categories astronomers have set up (2:21).
NASAのフェルミとスウィフトが画期的なガンマ線バーストを捉えた。天文学者が設けた明快な分類には当てはまらなかった、2021年のバーストの観測。2分21秒。
What Caused the Brightest Explosions in the Universe: https://www.youtube.com/watch?v=BuNQHztGe5A. A review of gamma-ray bursts by science explainer Christian Ready and an especially bright burst in 2022 (14:56).
宇宙で最も明るい爆発は何が起こしたのか。科学解説者クリスチャン・レディーによるガンマ線バーストと、特に明るかった2022年のバーストの概説。14分56秒。
Collaborative Group Activitiesグループで取り組もう
Someone in your group uses a large telescope to observe an expanding shell of gas. Discuss what measurements you could make to determine whether you have discovered a planetary nebula or the remnant of a supernova explosion.
グループの一人が大型望遠鏡で、膨張するガスの殻を観測した。惑星状星雲を発見したのか、超新星爆発の残骸なのかを判断するため、どのような測定ができるか話し合おう。
The star Sirius (the brightest star in our northern skies) has a white-dwarf companion. Sirius has a mass of about 2 MSun and is still on the main sequence, while its companion is already a star corpse. Remember that a white dwarf can’t have a mass greater than 1.4 MSun. Assuming that the two stars formed at the same time, your group should discuss how Sirius could have a white-dwarf companion. Hint: Was the initial mass of the white-dwarf star larger or smaller than that of Sirius?
シリウス〈北半球で見える空の最も明るい恒星〉には、白色矮星の伴星がある。シリウスの質量は約2 MSunで、まだ主系列にいるのに、伴星はすでに星の残骸である。白色矮星は1.4 MSunを超える質量を持てないことを思い出そう。二つが同時に生まれたと仮定し、なぜシリウスに白色矮星の伴星があるのか話し合おう。ヒント：白色矮星のもとの質量は、シリウスより大きかったか、小さかったか。
Discuss with your group what people today would do if a brilliant star suddenly became visible during the daytime? What kind of fear and superstition might result from a supernova that was really bright in our skies? Have your group invent some headlines that the tabloid newspapers and the less responsible web news outlets would feature.
昼間に突然、輝かしい星が見えるようになったら、現代の人々は何をするだろうか。空で非常に明るい超新星は、どのような恐怖や迷信を生み得るだろうか。タブロイド紙や、無責任なウェブニュース媒体が取り上げそうな見出しを、グループでいくつか考えよう。
Suppose a supernova exploded only 40 light-years from Earth. Have your group discuss what effects there may be on Earth when the radiation reaches us and later when the particles reach us. Would there be any way to protect people from the supernova effects?
地球からわずか40光年先で超新星が爆発したとする。放射が届いたときと、その後に粒子が届いたとき、地球にどのような影響があり得るか話し合おう。人々をその影響から守る方法はあるだろうか。
When pulsars were discovered, the astronomers involved with the discovery talked about finding “little green men.” If you had been in their shoes, what tests would you have performed to see whether such a pulsating source of radio waves was natural or the result of an alien intelligence? Today, several groups around the world are actively searching for possible radio signals from intelligent civilizations. How might you expect such signals to differ from pulsar signals?
パルサーが発見されたとき、関わった天文学者は「小さな緑色の人々」を見つけたと話した。自分がその立場だったら、脈動する電波源が自然現象か、地球外知性によるものかを確かめるため、どんな検証をするだろうか。現在も世界中の複数のグループが、知的文明からの電波信号の可能性を積極的に探している。そうした信号は、パルサーのものとどう違うと予想できるだろうか。
Your little brother, who has not had the benefit of an astronomy course, reads about white dwarfs and neutron stars in a magazine and decides it would be fun to go near them or even try to land on them. Is this a good idea for future tourism? Have your group make a list of reasons it would not be safe for children (or adults) to go near a white dwarf and a neutron star.
天文学の授業をまだ受けていない弟が、雑誌で白色矮星と中性子星を読み、近づいたり、着陸を試したりすれば楽しそうだと言い出した。将来の観光として、よい考えだろうか。子どもや大人が、それらに近づくのは危険である理由を、グループで列挙しよう。
A lot of astronomers’ time and many instruments have been devoted to figuring out the nature of gamma-ray bursts. Does your group share the excitement that astronomers feel about these mysterious high-energy events? What are some reasons that people outside of astronomy might care about learning about gamma-ray bursts?
ガンマ線バーストの正体を突き止めるため、天文学者は多くの時間と装置を費やしてきた。グループの皆は、この謎めいた高エネルギー現象に対する天文学者の興奮を共有できるだろうか。天文学以外の人々も、ガンマ線バーストを知ることに関心を持ち得る理由を挙げよう。
Review Questions復習問題
How does a white dwarf differ from a neutron star? How does each form? What keeps each from collapsing under its own weight?
白色矮星と中性子星は、どのように異なるか。それぞれ、どのように形成されるか。自らの重さで崩壊するのを、それぞれ何が防いでいるか。
Describe the evolution of a star with a mass like that of the Sun, from the main-sequence phase of its evolution until it becomes a white dwarf.
太陽ほどの質量を持つ星について、主系列の段階から白色矮星になるまでの進化を説明しよう。
Describe the evolution of a massive star (say, 20 times the mass of the Sun) up to the point at which it becomes a supernova. How does the evolution of a massive star differ from that of the Sun? Why?
たとえば太陽の20倍の質量を持つ大質量星が、超新星になるまでの進化を説明しよう。太陽の進化とはどう異なるか。それはなぜか。
How do the two types of supernovae discussed in this chapter differ? What kind of star gives rise to each type?
この章で扱った二種類の超新星は、どう異なるか。それぞれ、どのような星から生じるか。
A star begins its life with a mass of 5 MSun but ends its life as a white dwarf with a mass of 0.8 MSun. List the stages in the star’s life during which it most likely lost some of the mass it started with. How did mass loss occur in each stage?
ある星が5 MSunの質量で一生を始め、0.8 MSunの白色矮星として終えた。初期質量の一部を失った可能性が特に高い、一生の中の段階を挙げよう。各段階では、どのように質量が失われたか。
If the formation of a neutron star leads to a supernova explosion, explain why only three of the hundreds of known pulsars are found in supernova remnants.
中性子星の形成が超新星爆発につながるなら、知られている数百個のパルサーのうち、超新星残骸の中で見つかるものが、わずか三つなのはなぜか説明しよう。
How can the Crab Nebula shine with the energy of something like 100,000 Suns when the star that formed the nebula exploded almost 1000 years ago? Who “pays the bills” for much of the radiation we see coming from the nebula?
星雲を作った星が爆発したのは1000年近く前なのに、かに星雲は、どうして太陽約10万個分ものエネルギーで輝けるのだろうか。星雲から来る放射の多くの『費用』は、誰が負担しているのか。
How is a nova different from a type Ia supernova? How does it differ from a type II supernova?
新星はIa型超新星とどう違うか。II型超新星とはどう違うか。
Apart from the masses, how are binary systems with a neutron star different from binary systems with a white dwarf?
質量以外で、中性子星を含む連星系は、白色矮星を含む連星系とどう違うか。
What observations from SN 1987A helped confirm theories about supernovae?
SN 1987Aのどのような観測が、超新星の理論の確認に役立ったか。
Describe the evolution of a white dwarf over time, in particular how the luminosity, temperature, and radius change.
白色矮星が時間とともにどう進化するか、特に光度、温度、半径の変化について説明しよう。
Describe the evolution of a pulsar over time, in particular how the rotation and pulse signal changes over time.
パルサーが時間とともにどう進化するか、特に回転とパルス信号の変化について説明しよう。
How would a white dwarf that formed from a star that had an initial mass of 1 MSun be different from a white dwarf that formed from a star that had an initial mass of 9 MSun?
初期質量1 MSunの星からできた白色矮星は、初期質量9 MSunの星からできたものと、どう違うだろうか。
What do astronomers think are the causes of longer-duration gamma-ray bursts and shorter-duration gamma-ray bursts?
長いガンマ線バーストと短いガンマ線バーストの原因は、それぞれ何だと天文学者は考えているか。
How did astronomers finally solve the mystery of what gamma-ray bursts were? What instruments were required to find the solution?
天文学者は、ガンマ線バーストの正体の謎を、最終的にどう解いたか。解決には、どのような装置が必要だったか。