楽しい磁石星たちの物語 柴田 晋平(しばた しんぺい） 山形大学理学部 NPO法人 小さな天文学者の会 今日の物語に登場する望遠鏡は ２００８年６月に打ち上げられ、 昨年からつぎつぎに新しい結果を出し続けている「フェルミ宇宙 ガンマ線望遠鏡」です。この望遠鏡によって研究が進んでいる ｢パルサー｣と｢マグネター」とよばれる「強力磁石星」が今日の 主人公です。 第一章 地球を飛びだそう！ 地球一周４万キロメートルを４メートルに縮 尺した地球ふうせんで地球の大きさ、太陽 系の大きさを実感してみましょう。この地球 にたいして太陽は直径１４０メートルの大ガ スタンク、地球太陽間の距離は１５キロ メートルになります。地球のモデルを使い ながら太陽系の大きさを実感しましょう、 第二章 太陽系を飛び出そう ! 右の図はフェルミ宇宙ガンマ 線望遠鏡の打ち上げの様子 と望遠鏡の構造です。ガンマ 線は温度に換算すると１０兆 度にも達するエネルギーの 高い光のことです。 ガンマ線で見た空は、目で 見える光(可視光線）で見た 夜空と負けないくらいにぎや かでした。 可視光線でみた夜空 ガンマ線で見た空 ガンマ線で光る星の中には｢パルサー」や｢マグネター」とよばれる磁石星がありました。こ れらの星は、サイズは１０キロメートルと町や市のサイズですが、重さは太陽と同じくらい、 そして強力な磁石になった星でした。星の種類で言うとこれらは｢中性子星（ちゅうせいしせ い）」と呼ばれます。 パルサーもマグネターも光の強度が周 期的に変化します。これはこれらの星 が自転しているためです。自転周期は 速いものだと一秒間に６００回の自転、 おそくても数秒の自転周期です。 ｢パルサー」が光るためのエネルギー源はパルサー自身の自転エネルギーです。一方、 「マグネター｣のエネルギーは磁場(磁石）です。エネルギーが放射されるとパルサーでは 自転周期が遅くなり、マグネターでは磁石が弱くなります。 第三章 パルサーは宇宙発電所 ネオジム磁石という強力磁石で実験をしましょう。ネオジ ム磁石に電池をつなぐと磁石は回転を始めます。逆に、 ネオジム磁石を回転させると電気が発生します。発電機 です。パルサーもマグネターも強力な宇宙発電機です。 何兆ボルトという電圧が発生します。 発電量から逆に、星の持つ時が強度が推定できます。 １０００ガウス ネオジム磁石 磁石の強さ １兆ガウス パルサーの想像図 終章 光の不思議な分布について 右の図は日本の年収別の人口のグラフで、 国税庁のホームページに公開されている 表から作りました。この棒グラフをどう解釈 するかというと、一つ山の分布と直線分布 の二つの重ね合わせと解釈します。 １００兆ガウス マグネターの想像図 一つ山の分布は、「なかよし分布」といいましょうか、平均的な年収の人が大多数で、それよ り極端に貧しいひととか大金持ちがいない、平和な分布です。一方、実際には、千万、億と いった収入の人がいます、スターと呼ばれる人や大会社の社長さんなどでしょう。この人た ちの分布は直線です。(高校で習いますが、縦軸、横軸ともに｢対数」目盛りで直線で、 f(x) ＝ｘａ の形です。）これはべき分布と呼ばれます。 星からやってくる光は、つぶつぶの粒子として観測されます。なので、その光の粒、一粒のエ ネルギーをお金に見立て、光子の粒の数を人数に見立てると、横軸が光のエネルギー、縦軸 が光子の数として、年収のグラフと同じようなグラフが作れます。これは星からやってくる光の エネルギー分布グラフ、あるいは、光のスペクトルといいます。 そこで、パルサーやマグネターからやってくる光についてエネルギー分布、お金の分布のよう なもの、を作ってみました。そうすると、どうでしょう、私たちの社会の収入のグラフとそっくりで はありませんか。光にもサラリーマン分布を示すものと、大金持ちの直線分布をもつものがあ りました。 パルサーやマグネターにはどうもス ターや社長さんを生み出す仕組みがあ るようです。つまり、すごく高エネル ギーの粒子を生み出す仕組みがある のです。それには、磁石が関係してい ます。電気と磁気の力がそのような高 エネルギーの粒子や光の原因なので す。実際にどのような仕組みでエネル ギーが高くなるかはまだ不明な点がた くさんあって、物理学の中でももっとも 難しい問題の一つです。みなさんも、 ぜひこの難問に挑戦してみてください。 おしまい やまがた天文台 星のソムリエによるガイドツアーがあります。 さまざまな天体や星座の解説、望遠鏡での観 察などを少人数のグループでガイドツアー方式 で案内します。とてもあったかい雰囲気で宇宙 が楽しめます、 （晴れていなくてもどんな天気でやってます！） ■毎週土曜日 ■時間 4月～9月(夏時間)午後7:00～9:15まで入場 10月～3月(冬時間)午後6:00～8:1５まで入場 ■参加料 小学生以上 ２００円 詳しくは： http://astr-www.kj.yamagata-u.ac.jp/yao/ 立体映像で宇宙を楽しめる、４次元宇宙シ アターがあります。宇宙の仕組みの理解だ けでなく、音楽や文学を楽しみながら立体宇 宙を楽しみます。 ■毎月最終土曜日 （夏時間 4-9月 ) 一回目：19:15～、二回目：20:15～ （冬時間 10-3月 ) 一回目：18:15～、二回目：19:15～ 上映時間は約30分です。 ■事前予約が必要です。 電話 023-628-4050 (月-金 9:00-17:00) 上映月に入りましたら受付を開始します。 ■参加料 高校生以上 500円、小中学生 300円 ※対象学年は小学４年生以上です。
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