Brandon Weigel

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1月27日。 2017 – 6 min read

「インターステラー」のブラックホールです。 2014. 出典はこちら Syncopy/Paramount Pictures

宇宙で最大の固体物体は何か?

この質問は漠然としていますね。 一見したところ、ほとんどの人は、膨張した赤色超巨星や銀河系外の超巨大ブラックホールが、我々の宇宙の範囲内で存在する最大の物理的物体のタイトルを保持しているという結論にすぐに飛びつくことでしょう。 しかし、その結論には根本的な間違いがあります。これらの物体は固体ではないのです。 これらの状態は、気体、液体、固体、およびプラズマです。 ほとんどの人が知らないのは、目に見える宇宙にある物質の99%以上が、その4番目の状態であるプラズマでできているということです。 私たちが夜空に肉眼で見ることのできる星や銀河は、基本的にすべてプラズマの一種です。 プラズマと他の3つの物質との間には明確な違いがあるため、プラズマでできているものは固体とは言えません。 したがって、これらの物体は、宇宙で最大の固体物体の計算に含めることはできません。

固体物体でない恒星。 出典NASA

では、この仮定は基本的に、宇宙で最大の惑星に検索を絞るのでしょうか? そうではありません。 例えば、ガス惑星である木星。 木星の質量はほとんどすべてガス状(または金属状)の水素で、厚い大気層の中にある小さな核の周りを回っています。 土星、天王星、海王星も同じような構造をしている。

ガス惑星も完全に固体ではないようです。 ソースはこちら Softpedia

質問の第二の初歩的な間違いは、「大きい」とは何かを定義していないことです。 より多くの質量、より大きな半径、より高い密度、あるいは他の多くの天体的な要素をもたらす場合、何かは他の何かより大きくなることができます。 人間は通常、視覚的な評価によって他の何かよりも物理的に大きいものを「大きい」と考えるので、この研究では、通常その半径に依存する、物体の物理的な体積に焦点を当てることにします。 まだです。 なぜなら、この問題にはもう一つ考慮しなければならない形式があるからです。 問題文によると、私たちは宇宙で最大の固形物体を見つけようとしています。 しかし、どんなに高性能の望遠鏡を使っても、観測可能な宇宙のほんの一部しか見えないのに、どうしてそんなことができるのでしょう? 私たちは、観測できるものだけに質問を絞る必要があるのです。 そこで、本当の疑問は、

観測可能な宇宙で、これまでに発見された体積が最大の固形物とは何か?

まず、私たちの太陽系を分析することから始めましょう。 一見すると、太陽の周りを回る最大の岩石質の惑星である地球がブルーリボンの持ち主であるかのように見えます。 しかし、よく考えてみると、地球そのものが完全な固体ではないことに気づきます。 地球の外核は厚さ数キロメートルの固い岩石層で圧縮されており、その中には溶けた鉄が含まれている。

地球を切り取ったもので、これも完全な固体ではないことがわかる。 出典はこちら。 ウィキメディア

次の巨大な固体候補は火星です。 火星はかつて液体の核と高温のマントルを生み出し、それが火山と地殻変動の特徴のすべてとなった。 しかし、現在、火星のコアは固化してしまい、太陽放射から身を守る磁場が完全に失われています。 火星は半径3390kmの完全な固体であり、液体のマントルはまだ存在すると考えられているが、このポケットがなくなっても火星の構造は完全に無傷でいられる。 地球は半径6371kmで、まだ内部に液体が存在する。 ですから、宇宙で最も体積の大きな完全固体物体は、この2つの半径の間のどこかにあるはずです。 まあ、正確には違いますが…

火星が宇宙最大の固体天体のひとつになる可能性はあるのか? 出典はこちら NASA

ガス惑星の外側はその名の通りガス状ですが、ガス惑星の中心部には比較的大きな固体の核があります。 木星の固体核は岩石、金属、氷で完全に構成されていると考えられており、その大きさは地球質量の20倍にも及ぶと言われています。 木星の中心部の温度は約36,000 Kと非常に高いため、溶融炉心構造であると思われるが、数千キロメートルに及ぶ水素とヘリウムの圧縮による巨大な圧力で、完全に固体である可能性が高い。 木星のコアの半径は、木星半径の 0.1 倍、つまり約 7,000 km に達するという説がある。 8742>

木星の切り抜きで、完全に固まった岩と氷のコアであることがわかる。 出典 NASA

私たちは木星よりも大きな太陽系外惑星を発見しており、それに比例して大きな固体コアを持つことになります。 しかし、ある質量(木星の約13倍)に達すると、その天体は惑星でなくなり、褐色矮星(わいせい)となる。 褐色矮星は重水素核融合ができることが特徴で、その時点で固体の核を持たなくなる可能性が高い。 つまり、木星質量13個の惑星は、地球質量260個の固い核を持っている(可能性がある)ことになる。 そのような惑星が木星とほぼ同じ密度のコアを持つと仮定すると、この高質量惑星のコアは約16,500km、つまり地球の半径の2.58倍になります!

つまり、この宇宙で考えられる体積で最大の物理的固体自然物とは、ちょうど褐色わい星の地位を宣言する寸前の仮説的高質量惑星の固体コアということになるのです。 かっこいい さて、ここで宇宙にある本当に大きな構造物のリストを紹介しましょう。 お楽しみに!

10) 球形でない最大の固体物体。 ハウメア – 半径620km。

上の写真のハウメアは、おそらく過去の激しい衝突の結果であると考えられています。 出典は NASA

9) 最大の月 ガニメデ – 半径2634km。

木星の巨大な月です。 出典は NASA

8) 最大の岩石質惑星。 ケプラー277c – 3.36地球半径(21,400km)

スーパーアース惑星の想像図です。 ケプラー277cは岩石質の組成を示唆する密度を持つが、質量は地球の64倍と推定される。 出典はこちら。 NASA

7) 最大のガス惑星:HD 100546 b – 6木星半径(419,466 km)

HD 100546 bがこれほど大きな半径になったのは、主星から受ける太陽熱が多く、大気層を「膨らま」せたことによります。 出典はこちら。 ESO

6) 最大のリングシステム。 J 1407 b – 半径0.6AU(9000万km)

土星の環の360倍もある環系です。 出典 ロン・ミラー/NASA

5)最大の星。 UY Scuti – 1708太陽半径(11億9000万km)

UY Scuti、太陽と並ぶ。 出典は チェイスの太陽系

4)最大のブラックホール。 TON 618 – 半径1300AU(1950億km)

TON 618の直径を、これまでの記録保持者S5 0014+81の直径と、太陽系内の冥王星の軌道までの直径と比べてみますと、このようになります。

3)最大の(ほぼ無傷の)星雲。 LAB-1 – 直径30万光年。

LAB-1 は115億光年先にある水素ガスの大きな塊で、その大きさは直径10万光年にも及びます。 出典は ESO

2) 最大の銀河:IC 1101 – 直径392万光年

IC 1101には直径100兆個の星が詰まっていますが、天の川のそれはわずか1000億個にすぎません。 出典は HST

1) 最も大きな構造。 ヘラクレス・コロナ・ボレアリス長城 – 直径100億光年

上に描かれたヘラクレス・コロナ・ボレアリスの長城は、銀河のフィラメントからなる巨大な超高層構造体です。 ソースはこちら。 リボーンのレンダー

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