中性子星 — ブラックホールに次ぐ宇宙で最も極端な天体：英語学習ノート

Neutron stars are one of the most extreme and violent things in the universe. 文法

中性子星は、宇宙で最も極端で激しい天体の一つです。

Giant atomic nuclei only a few kilometers in diameter,

直径わずか数キロメートルの巨大な原子核ですが、

but as massive as stars.

恒星と同じほどの質量を持っています。

And they owe their existence to the death of something majestic. フレーズ

そして、それらはある壮大なものの死によって存在しています。

Stars exist because of a fragile balance.

星は繊細なバランスによって存在しています。

The mass of millions of billions of trillions of tons of hot plasma

約10の27乗トンもの高温プラズマの質量が

are being pulled inwards by gravity and squeeze material together with so much force that nuclei fuse. 文法

重力によって内側に引っ張られ、原子核が融合するほどの力で物質を押しつぶします。

Hydrogen fuses into helium.

水素が融合してヘリウムになります。

This releases energy,

これによりエネルギーが放出され、

which pushes against gravity and tries to escape.

それが重力に逆らって押し返し、外へ逃げようとします。

As long as this balance exists, 文法

このバランスが存在する限り、

stars are pretty stable.

星はかなり安定しています。

Eventually, the hydrogen will be exhausted.

最終的に、水素は使い果たされます。

Medium stars like our sun go through a giant phase 句動詞

私たちの太陽のような中質量の星は巨大な段階を経て

where they burn helium into carbon and oxygen

ヘリウムを燃やして炭素や酸素にし、

before they eventually turn into white dwarfs.

最終的には白色矮星になります。

But in stars many times the mass of our sun,

しかし、太陽の何倍もの質量を持つ星では、

things get interesting when the helium is exhausted.

ヘリウムが尽きると事態は面白くなります。

For a moment,

一瞬、

the balance of pressure and radiation tips 慣用句

圧力と放射のバランスが崩れ

and gravity wins,

重力が勝ち、

squeezing the star tighter than before.

星を以前よりも強く押しつぶします。

The core burns hotter and faster

コアはより熱く、より速く燃え、

while the outer layers of the star swell by hundreds of times,

星の外層は数百倍に膨張し、

fusing heavier and heavier elements. 文法

ますます重い元素を融合させます。

Carbon burns to neon in centuries,

炭素は数世紀でネオンに燃え、

neon to oxygen in a year,

ネオンは1年で酸素に、

oxygen to silicon in months,

酸素は数ヶ月でケイ素に、

and silicon to iron in a day.

ケイ素は1日で鉄になります。

And then, death.

そして、死を迎えます。

Iron is nuclear ash.

鉄は核の灰です。

It has no energy to give and cannot be fused.

与えるエネルギーを持たず、融合することもできません。

The fusion suddenly stops and the balance ends.

融合は突如として止まり、バランスは終わります。

Without the outward pressure from fusion, 文法

融合による外向きの圧力がなくなると、

the core is crushed by the enormous weight of the star above it.

コアは上に乗る星の莫大な重さによって押しつぶされます。

What happens now is awesome and scary.

今起こることは、凄まじく、恐ろしいことです。

Particles like electrons and protons really don't want to be near each other. 慣用句

電子や陽子のような粒子は、本当は互いに近づきたくありません。

But the pressure of the collapsing star is so great

しかし、崩壊する星の圧力は非常に大きいため、

that electrons and protons fuse into neutrons,

電子と陽子が融合して中性子になり、

which then get squeezed together as tightly as in atomic nuclei.

それらが原子核の中と同じくらいきつく押しつぶされます。

An iron ball the size of the Earth 話の流れ

地球サイズの鉄の球が

is squeezed into a ball of pure nuclear matter the size of a city.

都市サイズの純粋な核物質の球に押しつぶされるのです。

But not just the core, the whole star implodes,

しかしコアだけでなく、星全体が内破し、

gravity pulling the outer layers in at 25% the speed of light.

重力が外層を光の25%の速度で内側に引っ張ります。

This implosion bounces off the iron core,

この内破は鉄のコアで跳ね返り、

producing a shock wave that explodes outwards

衝撃波を生み出して外側へ爆発し、

and catapults the rest of the star into space. 語彙

星の残りの部分を宇宙空間へと吹き飛ばします。

This is what we call a supernova explosion 文法

これが超新星爆発と呼ばれるもので、

and it will outshine entire galaxies.

銀河全体よりも明るく輝きます。

What remains of the star is now a neutron star. 文法

星の残骸が現在の中性子星です。

Its mass is around a million times the mass of the Earth,

その質量は地球の約100万倍ですが、

but compressed to an object about 25 km wide.

幅約25kmの物体に圧縮されています。

It's so dense that the mass of all living humans 文法

非常に密度が高いため、生きている全人類の質量が

would fit into 1 cubic centimeter of neutron star matter.

中性子星の物質の1立方センチメートルに収まるほどです。

That's roughly a billion tons in a space the size of a sugar cube.

それは角砂糖のサイズに約10億トンが詰まっているようなものです。

Put another way, 話の流れ

別の言い方をすれば、

that's Mount Everest in a cup of coffee. 慣用句

コーヒーカップの中にエベレストがあるようなものです。

From the outside,

外から見ると、

a neutron star is unbelievably extreme.

中性子星は信じられないほど極端です。

Its gravity is the strongest outside black holes

その重力はブラックホール以外で最も強く、

and if it were any denser, it would become one. 文法

これ以上密度が高ければ、ブラックホールになってしまうでしょう。

Light is bent around it,

光はその周りで曲げられるため、

meaning you can see the front and parts of the back. 文法

正面だけでなく裏側の一部も見ることができます。

Their surfaces reach a million degrees Celsius

それらの表面温度は摂氏100万度に達しますが、

compared to a measly 6,000 degrees for our sun. 語彙

私たちの太陽のわずか6000度とは比べ物になりません。

Okay,

さて、

let's look inside a neutron star. 話の流れ

中性子星の中を見てみましょう。

Although these giant atomic nuclei are stars, 話の流れ

これらの巨大な原子核は星ですが、

in many ways they're also like planets

多くの点で惑星のようでもあり、

with solid crusts over a liquid core.

液体コアの上に固体の地殻があります。

The crust is extremely hard.

地殻は非常に硬いです。

The outermost layers are made of iron left over from the supernova, 句動詞

最外層は超新星爆発から残った鉄でできており、

squeezed together in a crystal lattice

結晶格子状に押しつぶされ、

with a sea of electrons flowing through them. 慣用句

その中を電子の海が流れています。

Going deeper,

深く行くにつれて、

gravity squeezes nuclei closer together.

重力は原子核をさらに近づけるように押しつぶします。

We find fewer and fewer protons 文法

陽子の数はどんどん減少し、

as most merge to neutrons

大部分が中性子に融合していき、

until we reach the base of the crust.

地殻の底に達します。

Here, nuclei are squeezed together so hard that they start to touch.

ここでは、原子核は非常に強く押しつぶされ、接触し始めます。

Protons and neutrons rearrange,

陽子と中性子が再配列し、

making long cylinders or sheets,

長い円柱やシート状になり、

enormous nuclei with millions of protons and neutrons

数百万の陽子と中性子を持つ巨大な原子核が

shaped like spaghetti and lasagna, 文化背景

スパゲッティやラザニアのような形を形成します。

which physicists call nuclear pasta.

これを物理学者は「ニュークリアパスタ（原子核パスタ）」と呼んでいます。

Nuclear pasta is so dense that it may be the strongest material in the universe,

ニュークリアパスタは非常に高密度で、宇宙で最も強い物質かもしれません。

basically unbreakable.

基本的に壊れることはありません。

Lumps of pasta inside a neutron star can even make mountains,

中性子星内のパスタの塊は山を作ることすらあり、

at most a few centimeters high, 文法

高さはせいぜい数センチメートルですが、

but many times as massive as the Himalayas.

質量はヒマラヤ山脈の何倍もあります。

Eventually, beneath the pasta,

最終的に、パスタの下にある

we reach the core.

コアに到達します。

We're not really sure what the properties of matter are 文法

物質がこれほど強く押しつぶされたとき、

when they're squeezed this hard.

その性質がどうなるのか、私たちはよくわかっていません。

Protons and neutrons might dissolve into an ocean of quarks,

陽子と中性子がクォークの海に溶け込むかもしれません。

a so-called quark-gluon plasma. 語彙

いわゆるクォークグルーオンプラズマです。

Some of those quarks might turn into strange quarks,

それらのクォークのいくつかはストレンジクォークに変わり、

making a sort of strange matter with properties so extreme フレーズ

非常に極端な性質を持つ一種のストレンジ物質を作るかもしれません。

that we made a whole video about it.

それについては別の動画を丸々一本作ったほどです。

Or maybe they just stay protons and neutrons.

あるいは、そのまま陽子と中性子にとどまるかもしれません。

No one knows for sure, フレーズ

誰にも確かなことはわかりません。

and that's why we do science.

だからこそ、私たちは科学を行うのです。

That's all pretty heavy stuff, 慣用句

これらはすべてかなり重い話ですが、

literally,

文字通りの意味でも重いです。

so let's go back out into space.

宇宙空間に戻りましょう。

When neutron stars first collapse,

中性子星が最初に崩壊するとき、

they begin to spin very, very fast,

それらは非常に、非常に速く回転し始めます。

like a ballerina pulling her arms in. 話の流れ

まるでバレリーナが腕を引っ込める時のように。

Neutron stars are celestial ballerinas

中性子星は天体のバレリーナであり、

spinning many times per second.

1秒間に何度も回転しています。

This creates pulses

これがパルスを生み出します。

because their magnetic field creates a beam of radio waves,

磁場が電波のビームを作り出し、

which passes every time they spin.

回転するたびにそれが通過するからです。

These radio pulsars are the best known type of neutron star. フレーズ

これらの電波パルサーは最もよく知られている中性子星のタイプです。

About 2,000 are known of in the Milky Way.

天の川銀河では約2000個が知られています。

These magnetic fields are the strongest in the universe,

これらの磁場は宇宙で最も強力で、

a quadrillion times stronger than Earth's after they're born. 文法

誕生直後は地球の磁場の1000兆倍の強さです。

They're called magnetars until they calm down a little. 句動詞

それらが少し落ち着くまではマグネターと呼ばれます。

But the absolute best kind of neutron stars are friends with other neutron stars. 慣用句

しかし、絶対的に最高なタイプの中性子星は、他の中性子星と友達になっているものです。

By radiating away energy as gravitational waves, 文法

重力波としてエネルギーを放射することで、

ripples in space-time, 慣用句

つまり時空の波紋ですが、

their orbits can decay and they can crash into and kill each other

それらの軌道は減衰し、互いに衝突して破壊し合うことができます。

in a kilonova explosion that spews out a lot of their guts. 慣用句

そのキロノバ爆発では、彼らの内臓の多くが噴出されます。

When they do, 文法

そのとき、

the conditions become so extreme

条件は非常に極端になり、

that for a moment heavy nuclei are made again.

一瞬だけ重い原子核が再び作られます。

It's not fusion putting nuclei together this time, 文法

今回は融合が原子核を組み立てるのではなく、

but heavy neutron-rich matter falling apart and reassembling.

中性子を豊富に含む重い物質が崩壊し、再組み立てされるのです。

Only very recently,

ごく最近になってようやく、

we've learned that this is probably the origin

これがおそらく、

of most of the heavy elements in the universe,

宇宙の重元素の大部分の起源だとわかりました。

like gold, uranium, and platinum,

金、ウラン、プラチナのような元素や、

and dozens more.

その他数十種類の元素です。

So then our two neutron stars collapse and become a black hole,

そして、2つの中性子星は崩壊してブラックホールになり、

dying yet again.

もう一度死を迎えます。

Not only do stars have to die to create elements, 文法

星は元素を作るために死ななければならないだけでなく、

they have to die twice.

二度死ななければならないのです。

Over millions of years,

何百万年もの時間をかけて、

these atoms will mix back into the galaxy,

これらの原子は再び銀河に混ざり合いますが、

but some of them end up in a cloud 句動詞

その一部は最終的に星間雲に行き着き、

which gravity pulls together to form stars and planets,

重力がそれを集めて星や惑星を形成し、

repeating the cycle.

このサイクルを繰り返します。

Our solar system is one example,

私たちの太陽系もその一例であり、

and the remains of those neutron stars that came before us

私たちの前に存在した中性子星の残骸は

are all around us.

私たちの周りの至る所にあります。

Our entire technological modern world

私たちの技術的な現代世界全体が、

was built out of the elements neutron stars made in eons past, 解説

はるか昔に中性子星が作った元素から構築されており、

sending these atoms on a 13 billion-year journey 文法

それらの原子は130億年の旅を経て

to come together and make us and our world.

集まり、私たちと私たちの世界を作ったのです。

And that's pretty cool.

それって、かなりクールですよね。