【天文】「超巨星の最期は爆発の連続」太陽の30倍以上も重い恒星が吹き出すガスの様子が明らかに[01/29]

ハッブル宇宙望遠鏡などによる観測で、太陽の30倍以上も重い恒星が吹き出すガスの
ようすが明らかにされた。超巨星の太く短い生涯の果てには超新星爆発が待っているが、
その直前の段階も、表面で爆発的な噴出を繰り返す激しいものであるらしい。

われわれから5000光年の距離にある「おおいぬ座VY星（VY CMa）」は、太陽の30倍から
40倍もの質量を持ち50万倍も明るく輝く超巨星だ。半径も並はずれて大きく、この星を
太陽と入れ替えた場合、地球はおろか、はるか外側の土星までもが飲み込まれてしまう。
VY CMaは100年以上前から天文学者に注目されているが、今月初めに開かれたアメリカ
天文学会の総会では興味深い観測結果が発表された。

ミネソタ大学のRoberta Humphreys氏が率いる天文学者のチームは、NASAのハッブル宇宙
望遠鏡（HST）とハワイ・マウナケアにあるケック望遠鏡を使って、VY CMaの周囲に
広がったガスの分布を調べた。

VY CMaは生涯の最終段階で「赤色超巨星」と呼ばれる状態にある。水素以外の元素に
よる核融合が始まり、大きくふくれあがっているため外層からは物質が宇宙空間へと
あふれ出している。この現象についてHumphreys氏は「赤色超巨星から物質が放出される
過程は単純なもので、どの方向でも、どの瞬間にも一定の割合で流れ出ているだろうと
考えていました」と観測前の予想を語っている。

その予想が正しければ、VY CMaから離れたガスは球状に広がっていくはずである。しかし、
HSTが撮影した可視光画像（左）にはガスが集まった腕のような構造が何本も見られる。

一方、右側は偏光フィルターを使った疑似色画像だが、光の波がちりの粒子に反射すると、
ばらばらだった振動が特定の方向にそろう（偏光）。決まった角度の光だけを通す偏光
フィルターで撮影すれば、それに対応する位置のちりが見える。3枚の異なる角度に対応
する偏光フィルターで撮影し、それぞれ赤・緑・青に着色して重ね合わせたのがこの
疑似色画像で、物質が3次元的にも不均一に分布していることがわかる。

また6年間隔で撮影するなどして、物質が広がる速度も調べられたが、やはり方向によっ
てばらばらだった。HSTの可視光画像に写っていた腕などのような構造は、それぞれが
違う方向に違う速度で移動していたのである。

逆算すると、VY CMaからの物質の放出は一定ではなく、表面でときどき爆発的な噴出が
起きていることがわかった。画像中一番外側に写っている構造は1000年前に吹き出した
もので、内側には50年前に吹き出したと思われるかたまりもある。

典型的な「赤色超巨星」段階は50万年ほど続く。その間続く爆発的な噴出の1つ1つは、
やがて起きる超新星爆発ほど派手ではないが、最終的な変化は大きい。VY CMaの場合、
すでに元々あった質量の半分を失ってしまったと考えられている。

http://www.astroarts.co.jp/news/2007/01/29hst_supermassive_star/index-j.shtml

HSTが撮影したおおいぬ座VY周囲の物質の分布。左は可視光で
撮影されたガスのようす。右は偏光フィルターで撮影したちり
の3次元分布の疑似色画像。

http://www.astroarts.jp/news/2007/01/29hst_supermassive_star/VYCMa.jpg

僕の肛門もガス爆発の連続です

飛行機は莫大な量の石油を消費します　したがって莫大な量のCO2を排出します　

巨人の星

んーと、線香花火?

テローン

太陽ってのは第3世代恒星だからナ．

第3世代恒星？

第２世代じゃなかった？

水素から始まり次第に重い元素が生成。調子に乗ってホイホイ融合させるが
鉄ができるともう融合反応が起きないので星は重力で崩壊。
なんかバブル崩壊と似てる。

なんで水素の核融合反応からより重い元素の核融合に変わると星が膨らむのか
誰か簡単に説明してくれまいか。

半径デカ過ぎないか、ほとんどガスでできてるのかな。

おおいぬ座VY星人ｶﾜｲｿｽ

太陽デカスギどころじゃありませんねこれわ

超巨星になると、表面の概念があるか疑問だな。
プラズマの状態のガス雲が遠くから見ると星の点が球体に思えるだけで
近距離から見て球体かどうかあやしい。
超巨星クラスになれば、一様に反応しているかも妖しいと思う。
単にコアになる星の太陽系全体がプラズマガスで埋まった状態で
中心から外れれば徐々に濃度が希薄になっているとも考えられないか？
太陽風のような物が濃度が極度に濃く、それが長距離から観測すると
巨星に見えるだけじゃないかとか
実証みたいなものはあるの？

ん？太陽の30〜40倍の質量で、炭素からの核融合連続始まるか？
で、50万倍も明るくなるか？
こいつ、絶対等級いくつだよ。
つまり、主系列星以外からの巨星化が発見されたと言いたいのか？

ま、物質の放出が一定でないことが確認できたんなら、
ボイド構造などで密度が偏在する
インフレーション時の宇宙のスープも説明つくかな？

>>15
一般相対性理論の指す、重力のひずみの中に物質が”落ちた状態”で、
表面張力で”表面の概念”が発生している…と予測してみる。

連スマソ。
>>11
重力の収縮と、核融合の膨張が釣り合っていればそのままだが、
燃えカス(水素の場合ヘリウム）がたまっていくと、
デカい重力によってカスが収縮するときに
圧力と温度が上がって、周りの物質（この場合水素）を「激しく燃やす」
ことで、大気の膨張が始まるから…だったよね。

>>17
コアの重力収縮により解放されるエネルギーと、コア周りのシェル状
領域で起きる水素核反応のエネルギー総和が平衡を維持するより
も大きいので膨張するんじゃなかったか。

つまり、ヘリウムに火がつく前に膨張するわけで、>>11のいっていること
は少し間違っているわけだが。実際、コアが十分縮んで中心でヘリウム
の核融合が始まると星の半径は少し小さくなると思ったが。

ベテルギュースより大きいんだね。
地球から肉眼とか個人用天体望遠鏡で見えるのかな？

ん〜〜〜宇宙は凄いね

うわー！大変だ！
はやくハイドロコスモジェン砲を持って行ってあげて！

>>16
太陽の３０〜４０倍の質量で５０万倍の明るさ、ってのは妥当なところだよ。
１５倍の質量で５〜１０万倍、２５倍の質量で２０〜３０万倍くらいの明るさだから。

むしろ、これくらい明るいと赤色超巨星になる前に外層を吹き飛ばしてLBV
になるというシナリオも有力で、なぜこんな非常識に大きく明るい「赤色超巨星」
があるのか問題になっている。距離や放射のパラメータは比較的はっきりして
いるので、この明るさはそこそこ確か。（それでも５０万倍は明るく見積もり
すぎで、実際は４０〜４５万倍程度の明るさだと思う）

VY CMa以外にも、NML CygniとかWesterlund 1にある２・３個の星とか、非常識な
赤色超巨星がいくつかある。何かの間違いか、特殊な進化をしたのか。

私は、１個か２個のかなりの質量のある伴星を飲み込んでいて、重力のバランスで
LBVにならずにいる、というシナリオを考えているけど、どうかな。

>>18
ヘリウムの核融合が始まると小さくなるけれど、そのあと再び大きくなるはず。
理由は覚えていない。そのあと、さまざまな理由で大きくなったり小さくなったり
する。つまり赤色超巨星と青色超巨星を行ったり来たりして、そのうち爆発する。

VY CMa だと、外層を吹き飛ばして小型の青色巨星（ウォルフ・ライエ星）になった
後に爆発するだろうね。

>>19
肉眼では見えない。５０万倍の明るさがあって５０００光年先なら、
計算上は肉眼で見えるはずなのだけれど、次の２個の理由、
　・ほとんどの放射を赤外線として出力している
　・この星が放出したガス（星雲）に囲まれて大幅に減光している

で見えなくなっている。

星雲で減光しているけれど、星雲が赤外線として再放射しているから、
この星の真の放射量は判明している。

同じ理由で、エータカリーナという星の放射の量も判明している。
エータカリーナの放射の大部分がエータカリーナ星雲に吸収されているけれど
、エータカリーナ星雲が赤外線として再放射しているので。

>>16
Wikipediaによると　-9.4等星

光度の大きい恒星の一覧 - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%BA%A6%E3%81%AE%E5%A4%A7%E3%81%8D%E3%81%84%E6%81%92%E6%98%9F%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7

爆発したら、何光年以内の星に影響が出る？

>>26

超新星になるだろうけど、いくつかシナリオがある。

　ガスを吹き飛ばしまくって軽くなってから超新星になる場合、
　　　→　Ib型, Ic型超新星　→　中性子星

　ガスを十分に吹き飛ばす前に超新星になる場合、
　　　星が高速回転
　　　　→　極超新星　→　ブラックホール

　　　低速回転〜無回転
　　　　→　（不発、あるいは非常に暗い超新星）　→　ブラックホール

小錦の膝みたいなもんか

>>15
エータカリーナの表面がちょうどそんな感じで、どこまでが星の本体で
どこまでが星風なのか曖昧らしい。

http://www.moriten.com/pages/2003_1128/news03_72.shtml

この恒星のまわりの星に生物は存在しないのかな。

やっぱデネブさんだろ。
デネブさんの足元にも及ばないよ。

赤色超巨星のNML Cygniが詳細に調べられるのが楽しみだな。

おおいぬ座VY(VY CMa)の明るさは５０万倍弱だけど、NML Cygniは５０万倍強の明るさらしい。
つまり、VY CMaより明るいし、もしかするとさらに大きいかもしれない。

詳細に調べたら実はたいしたことがなくてがっかり、となるかもしれないけどね。

典型的な赤色超巨星は５０万年続くといっても、おおいぬ座VYの場合は続くわけがない。

おおいぬ座VYは一年ごとに太陽の質量の3000分の１から5000分の１の質量を吹き飛ばしている。
つまり、５０万年づづいたら太陽の１００倍以上の質量を吹き飛ばしてしまう
おおいぬ座VYの場合は長くて１０万年程度だろ。

>>22
"LBV"はLuminous Blue Variableだったっけ？

>>23
>ヘリウムの核融合が始まると小さくなるけれど、そのあと再び大きくなるはず。
>理由は覚えていない。そのあと、さまざまな理由で大きくなったり小さくなったり
>する。つまり赤色超巨星と青色超巨星を行ったり来たりして、そのうち爆発する。

これって、燃料切れ→コアの収縮→次の元素に火が点く、の繰り返しで大きくなったり
小さくなったするんでないの？

>>35
昨日11で質問した者だが、その理由ならわからなくもないかな。
重い元素ほど核融合断面積が大きくなる温度が大きいはずだから、一つの反応が終わると
膨張が止まり、収縮する過程で重力エネルギー→熱エネルギーへの変換が起き、次に核融合反応が
起こりやすい元素同士の反応が始まる、と言うわけですね？

ミラみたいな変光星のしくみも同じようなもの？なんか壮大なスケールの間欠泉みたいですな。

このあと、11：30からNHKで各国の宇宙開発についてやるぞ。

>>36
>ミラみたいな変光星のしくみも同じようなもの？なんか壮大なスケールの間欠泉みたいですな。

ミラのような脈動変光星は仕組みが違うよ。あれは、中心の核反応は一定で揺らがない。
恒星大気にある特別な領域があって、内部から伝播してきた光がそこで捕捉されやすく
なっている。これがエネルギーのスムーズな流れを阻害して、不安定を引き起こす。
「κメカニズム」でぐぐるとより詳しい解説が見つかると思う。

これとは別に、中心の核反応そのものが不安定で揺らぎ、それがもとで振動する「βメカニ
ズム」というのもある（とうろ覚え）。こちらはηカリーナのような馬鹿でかくて若い星でおきる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

この超新星爆発の膨大なエネルギーを食べる宇宙怪獣っているかな？

巨人の星がどうしたって？

科学戦隊ダイナマン

>>26
たぶん1光年以下。
超新星爆発でのエネルギーを考慮しても、
１０兆キロ近い球の表面積に拡散されるので無問題。
一時的に宇宙線が増えて
遺伝子偏移が多発して進化が加速されるのを除く。

まだ超新星連鎖爆発は観測されてない。