天体物理学者のチームは最近、中性子星の新しいモデルを用いて、星の本来は完全に球形である構造上の山（小さな隆起部分）の分布を解明した。その結果、最も大きな偏差であっても、強い重力の影響で1ミリメートル未満と極めて小さいことがわかった。
中性子星は、かつて巨大だった恒星の死骸が崩壊してできた核です。ブラックホールを除けば、宇宙で最も密度の高い天体です。中性子星と呼ばれるのは、その重力が非常に強いため、原子内の電子が陽子に崩壊し、中性子を形成するためです。中性子星は非常にコンパクトで、太陽よりも大きな質量を、都市ほどの広さしかない球体に詰め込んでいます。
研究チームによるこれらの中性子星の「山」の評価は、現在プレプリントサーバーarXivに掲載されている2本の論文で発表されています。これらの論文は、これらの山がどれほどの大きさになり得るかを評価しています。研究チームの成果は、本日、王立天文学会の全国天文学会議で発表されます。
「過去20年間、中性子星の地殻が崩壊し、山が支えられなくなるまでに、これらの山がどれほどの大きさになるかを理解することに多くの関心が寄せられてきました」と、サウサンプトン大学の天体物理学者で、2つの論文の筆頭著者であるファビアン・ギッティンズ氏は王立天文学会のプレスリリースで述べた。
以前の研究では、中性子星の山の高さは数センチメートルに達する可能性があることが示唆されており、これは今回の研究チームの推定値の何倍も大きい。以前の計算では、中性子星が限界まで張力をかけられた場合、例えばアトラスが地球を支えているように、表面にこれほど大きな隆起が生じると想定されていた。しかし、最近のモデル化により、以前の計算は中性子星に期待される挙動としては非現実的であることが判明した。
「過去20年間、中性子星の地殻が崩壊し、山が支えられなくなるまでに、これらの山がどれほどの大きさになるかを理解することに多くの関心が寄せられてきました」とギッティンズ氏はプレスリリースで説明している。
過去の研究では、中性子星は完全な球形から最大100万分の数分の偏差を維持できることが示唆されており、山脈の大きさは数センチメートルに達する可能性がある。これらの計算では、中性子星があらゆる点で地殻がほぼ破壊されるほど歪んでいると仮定されていた。しかし、新たなモデルは、そのような状況は起こりにくいことを示唆している。
「中性子星は流体の核と弾性地殻、そしてその上に薄い流体の海を持っています。それぞれの領域は複雑ですが、細かいことは気にしないでください」と、両論文の共著者であり、サウサンプトン大学の天体物理学者であるニルス・アンダーソン氏はメールで述べています。「私たちが行ったのは、これらの異なる領域を正しく結びつけるモデルを構築することです。これにより、弾性地殻が最初に破壊される時期と場所を特定できます。従来のモデルでは、すべての点で同時に歪みが最大になると仮定しており、そのため（私たちは）推定される山がやや大きすぎると考えています。」
アンダーソン氏によると、これらの地殻変動は、山からのエネルギーが恒星のより広い領域に放出されることを意味するという。コンピュータモデルに基づくと、地殻変動は「地殻領域は比較的低密度の物質を含むため、恒星を崩壊させるほど劇的ではない」とアンダーソン氏は述べた。
興味深い疑問が残る。アンダーソン氏によると、最初の地殻破壊の後、恒星表面を横切る物質の流れによって、チームがモデル化したよりも大きな山脈が形成される可能性があるという。しかし、それらの山脈でさえ、恒星の巨大な重力によって圧縮され、モグラ塚よりもはるかに小さくなるだろう。
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