英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
中性子星は、質量の大きな恒星が一生の最後に残す超高密度の天体。太陽ほどの質量が直径20 km程度の球に詰め込まれ、表面重力も自転の速さも桁外れである。 このクイズでは、恒星の質量ごとの最期の違い、重力崩壊から誕生までの流れ、大気からコアまでの内部構造、1933年の提唱と1967年の発見、連星中性子星の合体による重力波までを出題する。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01星全体が重力崩壊で潰れたときに起こる大爆発を何と呼ぶ？
超新星爆発
爆発の後には爆縮された芯が残り、その重さによって後に残る天体が変わる。
Q 02中性子星になるのは、どんな恒星が進化した最晩年の姿？
質量が大きい
恒星が進化の最終期に何を残すかは、その星の重さによって決まる。軽い恒星は別の種類の天体として一生を終える。
Q 03太陽質量の30倍以上の恒星がほぼ行き着くと考えられている天体は？
ブラックホール
どんな条件でどのくらいの芯が残るかという精密な条件は、あまりはっきりしていない。
Q 04磁極から出る電磁波の向きが自転で変わる中性子星を何と呼ぶ？
パルサー
2つの磁極を結ぶ線が自転軸と一致していない場合に、電磁波の放たれる方向が変わっていく。
Q 05太陽質量の10倍以上の大質量星で、最終的に中心核となる元素は？
鉄
大質量星はもともと密度が大きくないため、中心核が途中で縮退せず、重い元素が次々に作られていく。
Q 06電子の縮退圧が弱まり、重力を支えられなくなった星全体が始めるのは？
急激な収縮
電子が陽子に取り込まれて数を減らしたことが、圧力の弱まった原因である。中心核は中性子が過剰な原子核で埋め尽くされていく。
Q 07中心核に上の層が激しく跳ね返されたときに発生するものは？
衝撃波
跳ね返された外側の層は一気に吹き飛ばされ、後には中性子からなる高密度の核が残る。
Q 08中性子星の内部で層をなす、中性子が非常に多い原子核の呼び名は？
中性子過剰核
この層は、大気や固体の表層よりもさらに内部に位置している。
Q 09中性子星が元の恒星より遥かに高速で回転する理由となる法則は？
角運動量保存の法則
典型的な自転周期は30秒から100分の1秒で、1分あたり2〜6000回転にあたる。
Q 10太陽質量の約0.46倍より小さい恒星は、何とも呼ばれる？
赤色矮星
温度が低いためヘリウム燃焼は起こらず、水素を燃やし尽くした後はそのままヘリウム型の白色矮星になる。
Q 11中性子星の質量上限「トルマン・○○・ヴォルコフ限界」の○○に入る名は？
オッペンハイマー
この上限値を超えた星は中性子星として存在できず、さらに潰れて別の天体になる。
Q 12陽子と中性子が束縛されつつ動ける原子核内部は、何にたとえられる？
液体
この見方に立つ原子核のモデルは液滴模型と呼ばれる。中性子星は、中性子のみからなる大きな原子核と見なすこともできる。
Q 13地球上ではすぐ崩壊する核が中性子星内部で安定できる要因は？
高い圧力
その層のさらに内側へ進むと、今度は核から中性子が外へ漏れ出すようになる。
Q 14中性子星より密度の高い天体として提案されているのは？
Q 21白色矮星同士の連星が衝突合体して上回るとされる限界は？
チャンドラセカール限界
この過程を経て、最終的に中性子星が作られる可能性についても議論されている。
Q 22大質量星の中心核で、光子の吸収によりヘリウムと中性子に分かれる反応は？
光分解
これは吸熱反応で、中心核は急激に圧力を失い、重力を支えられなくなる。
Q 23『太陽からの風』に収録された短編「中性子星」の作者は？
アーサー・C・クラーク
同じ題名の短編は別の作家も書いており、そちらは同名の短編集に収められている。
Q 241933年にフリッツ・ツビッキーと中性子星のモデルを初めて提唱したのは？
クォーク星
候補となる星も発見されたが、後に諸元が見直され、中性子星として矛盾がなくなった。
Q 152017年8月17日にLIGOとともに重力波GW170817を検出した装置は？
Virgo
この検出の後、世界中の観測施設や機関によって対応する天体が探索された。
Q 16アントニー・ヒューイッシュらが中性子星を発見したのは何年？
1967年
共同発見者はジョスリン・ベル・バーネル。モデルの提唱から34年後のことだった。
Q 17恒星の中心核で陽子が中性子に変わる際に起こる反応は？
電子捕獲
中心核の質量が次第に増えていくと、陽子のままでいるより中性子に変わった方が熱力学的に安定となる。
Q 18太陽質量の8〜10倍の恒星で、酸素やネオンとともに核を作る元素は？
マグネシウム
太陽質量の約8倍までの恒星では、ここまで核融合が進まないまま一生を終える。
Q 19原子核から中性子が外へ漏れ出す現象「中性子○○」の○○に入る語は？
ドリップ
この現象が見られる領域には、原子核と自由電子と自由中性子が存在する。
Q 20重力収縮する大質量星の中心核の温度を上げていく過程は？
断熱圧縮
結合エネルギーが最も大きい原子核ができると、それ以上の核融合は起こらず熱源がなくなる。
ウォルター・バーデ
提唱された天体が実際に発見されたのは、1960年代後半になってからである。
Q 25GW170817を起こした連星中性子星の合体は、約何光年先で発生した？
1億3000万光年
それ以前に検出された重力波は、数十億光年以上の遠方で起きた合体によるものだった。
Q 26短編集『中性子星』に同名の表題作を収めたSF作家は？
ラリー・ニーヴン
中性子星を扱ったSF作品には、『竜の卵』や『スタークェイク』、『フラックス』などもある。
Q 27核子以外のバリオンで、中性子星のコアに現れるとされる粒子は？
ハイペロン
コアではπ中間子やK中間子といった中間子の凝縮が起こるという説もある。
Q 282013年に確認された重い中性子星の質量は、太陽の約何倍？
2.01倍
上限の質量は、理論的には太陽の1.5倍から2.5倍の範囲にあると考えられている。
Q 29中性子星の中心部の密度は、標準原子核密度の何倍に達する？
10〜15倍
内核は数kmほどの厚さで、何でできているかは仮説によって異なる。
Q 30中性子星RX J1856.5-3754はどの星座にある？
みなみのかんむり座
この星は一時、より高密度な別種の天体の候補とされたが、後に観測データから諸元が見直された。