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恒星の一生とはどんなものだろう？
恒星の誕生から最後までに起こる構造の変化は恒星進化論（stellar evolution）という理論にまとめられている。
恒星進化論においては、恒星を生物になぞらえてその誕生から最期までを恒星の一生とし、幼年期の星、壮年期の星、老年期の星、星の死といった用語を用いる。恒星進化論の中で用いられている進化も生物になぞらえた言葉であるが、生物の進化とは異なり、世代を超えた変化ではなく恒星の一生の中での変化を表している。
恒星は自分自身の重力があるので常に収縮しようとする。しかし、収縮すると重力によるポテンシャルエネルギーが熱に変わる。また充分に高温高圧になれば核融合反応が起こり熱が発生する。これらの熱によってガスの温度が上昇すればガスは膨張しようとする。このようにして収縮と膨張が釣り合ったところで恒星は安定している。重力と核融合によるエネルギーを使い果たすと、恒星は収縮をとどめることができず最期を迎えることになる。
ホットジュピターとは？
ホット・ジュピター(Hot Jupiter) は、木星ほどの質量を持ちながら、主星の恒星から、わずか0.015au(224万km)から0.5au(7480万km)しか離れておらず、表面温度が非常に高温になっている太陽系外惑星の分類の一つである。恒星に極めて近く、強烈な恒星光を浴びるため表面温度は高温になっていると予想されている。「ホット・ジュピター」は直訳すれば「熱い木星」となるが、このような特徴に由来したものである。この種の系外惑星は1995年頃から続々と発見されつつある。
主星に近く、質量が大きく、高速で公転しているため、惑星に重力による、主星のわずかな揺れを検出するドップラー分光法での発見が最も簡単なタイプである。最もよく知られているホット・ジュピターはペガスス座51番星bである。ペガスス座51番星は、太陽に似た恒星を、わずか4日間で公転しており、1995年に発見された。
他にも、離心率の大きい彗星のような楕円軌道を描き、灼熱期と極寒期をめまぐるしく繰り返す巨大惑星エキセントリック・プラネットも発見されている。両者はこれまでに発見された太陽系外惑星のうち大半を占めているが、後者の方が圧倒的に多い。いずれも、我々の太陽系の惑星からは想像もつかない惑星である。
ブラックホールの中はどうなっているのだろう？
ブラックホール（black hole）とは、極めて高密度かつ大質量で、強い重力のために物質だけでなく光さえ脱出することができない天体である。質量が太陽の約30倍以上ある恒星が寿命を迎えるとき、自己重力が中性子の核の縮退圧を凌駕（重力の強さで中性子が潰れ始める）するため、超新星爆発の後も核が収縮（重力崩壊）を続ける。この段階になると星の収縮を押し留めるものは何も無いため永久に縮み続ける。こうしてシュバルツシルト面より小さく収縮した天体がブラックホールである。
ブラックホールは2つの部分からなる。中心には「特異点」が存在し、星を構成していたすべての物質がこの無限に小さな点に押し潰されている。特異点の周囲には、そこからの脱出が不可能な空間が広がっており、その空間の境界は「事象の地平線（事象地平）」と呼ばれる。ひとたび事象地平を越えたが最後、再び出てはこられない。ブラックホールに落ちていく物体が放つ光さえもがつかまってしまうので、外側にいる観察者は二度とその物体を見ることができない。物体は落ち続け、特異点に達して押し潰される。
しかし、この描像は本当に正しいのだろうか？ 既知の物理法則によれば、特異点ができるのは確かだが、事象地平についてははっきりしない。大部分の物理学者は、事象地平が科学上の不都合を覆い隠してくれる“イチジクの葉”として非常に魅力的だという理由だけで、事象地平が形成されなければならないという仮定の下に研究を進めている。
謎の多い巨大ガス惑星「木星」
木星は、太陽系の惑星の中で一番大きな天体だ。直径は、地球の約11倍。質量は地球の318倍もあるので他の惑星7つを足しても木星の半分の質量にもならない。
木星は、地球や水星、金星、火星のような岩石型惑星ではなく、ガス型の惑星だ。そのほとんどは水素でできている。木星の中心には、岩石の核があるのではないかといわれており、そのまわりを液体の水素、気体の水素が取り巻いている。木星は、その大きさの割には回転が速く、自転速度は1周するのに10時間ほど。だから、遠心力が強く、やや横に膨らんだ楕円形となっている。
天体観測を趣味としている人はよくご存知かもしれないが、木星には美しい縞模様がある。この縞模様の正体は何だろうか？
次々に発見される「系外惑星」
太陽系外惑星（Extrasolar planet, Exoplanet）とは、太陽系にとっての系外惑星、つまり、太陽系の外にある惑星である。 多くは（太陽以外の）恒星の周りを公転するが、白色矮星や中性子星（パルサー）、褐色矮星などを回るものも見つかっており、他にもさまざまな星を回るものが想定される。
NASAが2017年2月21日、突如として全世界に向けて驚くべきアナウンスを行った。アナウンスは「系外惑星に関する重大な新事実」であり、地球から約39光年（1光年は約9兆4600億キロ・メートル）先の宇宙で、生命を育む可能性がある惑星が7個も発見されたという内容だった。
それによると、研究チームは太陽系から、およそ40光年離れた宇宙にある「TRAPPIST-1」と呼ばれる星の周りを、地球と似た大きさと質量を持った惑星が、少なくとも7つ回っていることを突き止めた。7つの惑星は、その質量や、「TRAPPIST-1」との距離などから、表面にもし水があれば、凍ることなく液体のままで存在できる可能性があるほか、うち6つは地球のように岩石などでできた固い表面を持っている可能性がある。
成長するブラックホール
質量が太陽程度から太陽の数倍までの星の場合には、主系列星の後に赤色巨星の段階を経て、白色矮星となり次第に冷却して一生を終える。星が若い間は、水素の原子核が互いに結合してヘリウムが生まれる。この時のエネルギーによって星は自らの大きさを支えている。
質量が太陽の約8倍よりも重い星の場合は、巨星に進化した後も中心部で核融合によって次々に重い元素ができ、最終的に鉄からなる中心核が作られる。鉄の原子核は結合エネルギーが最も大きいため、これ以上の核融合反応は起こらず、星の中心部は熱源を失って重力収縮する。収縮が進むと鉄の原子核同士が重なり始め、陽子と電子が結合して中性子へ変化し、やがて星の中心部がほとんど中性子だけからなる核となる。
この段階では核全体が中性子の縮退圧によって支えられるようになるため、重力収縮によって核に降り積もる物質は激しく跳ね返されて衝撃波が発生し一気に吹き飛ばされる。これが超新星爆発で、爆発の後には中性子からなる核が中性子星として残されるが、中性子星が光やX線を激しく放出するパルサーとなることもある。
民間による月面無人探査プロジェクト
日本の技術を結集した月面車を製作し、月面を縦横無尽に走らせたい。そんな夢に向かって取り組んでいるグループがある。その名は「HAKUTO」。
HAKUTOは、Google Lunar X Prize（グーグル・ルナ・エックスプライズ,略称GLXP）に参加している。このコンテストは、Xプライズ財団によって運営され、Googleがスポンサーとなり開催されている民間による最初の月面無人探査を競うコンテストの名称である。
2004年に民間による最初の「有人弾道宇宙飛行」を競うコンテストAnsari X Prizeが開催された。このコンテストではスペースシップワンが高度100kmの有人宇宙飛行に成功し、賞金1,000万ドルを獲得した。
宇宙に惑星は無数に存在する
2017年2月22日（日本時間23日の午前3時）、NASAが突然行った緊急記者会見で、地球から約39光年（1光年は約9兆4600億キロ・メートル）先の宇宙で、生命を育む可能性がある７個の惑星が見つかったと発表された。この研究はベルギーやアメリカ、それにアフリカなどの研究者で作る国際共同研究チームがイギリスの科学雑誌、ネイチャーの電子版にも発表された。
それによると、研究チームは太陽系から、およそ40光年離れた宇宙にある「TRAPPIST-1」と呼ばれる星の周りを、地球と似た大きさと質量を持った惑星が、少なくとも7つ回っていることを突き止めた。
7つの惑星は、その質量や、「TRAPPIST-1」との距離などから、表面にもし水があれば、凍ることなく液体のままで存在できる可能性があるほか、うち６つは地球のように岩石などでできた固い表面を持っている可能性があるという。
銀河系に最も近い銀河
地球の所属する太陽系...太陽系の所属する銀河系...。銀河系に最も近い銀河は何だろうか？
それは、大マゼラン星雲(16万光年)、小マゼラン星雲(19万光年)である。どちらも銀河系の伴銀河だ。伴銀河とは、公転する銀河の組で、一方がもう一方に比べて極めて大きい時には、大きい方を「親銀河」、小さい方を伴銀河（または衛星銀河）と呼ぶ。両方が同じような大きさの時には、連星系を形成していると言う。
独立した銀河となると、アンドロメダ銀河(約250万光年)が近い。アンドロメダ銀河は現在、毎時50万キロメートルの速度で、銀河系に近付いており、やがて衝突・合体すると考えられている。近付くにしたがって速度が増し、30億年程度で衝突、合体にいたる。
2016年の最大の発見「重力波」
質量を持つ物体が存在するとその周囲の時空はゆがみ、物体が運動することで時空のゆがみが光速で広がっていく。この「時空のゆがみの伝播＝重力波」の存在はアインシュタインが1915年から1916年にかけて発表した一般相対性理論によって予測され、中性子星の連星の合体や超新星爆発、ブラックホールなどから発生すると考えられてきたが、これまで直接検出されたことはなかった。
その予測からほぼ100年となる2015年9月14日、米・ワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストンに設置されているレーザー干渉計型重力波検出器「LIGO」によって、ついに重力波が世界で初めて検出された。
検出された重力波は、約13億年前に太陽の29倍の質量と36倍の質量を持つブラックホール同士が合体して1つのブラックホールが作られた際、太陽3個分の質量がエネルギーに変換され放出されたものだ。重力波源の方向は特定できていないが、リビングストンではハンフォードに比べて7ミリ秒早く現象が記録されていることから、南半球がわの空域と思われる。
宇宙空間には何が存在するだろう？
宇宙空間は、真空で何もないように見えるが、実際は様々なものでできている。星間物質は、気体の星間ガスと、固体の細かい塵である星間塵（宇宙塵）に分けられる。前者は主に水素やヘリウムなどの軽い気体、後者は珪素や炭素、鉄、マグネシウムなどから成る微粒子である。存在比でいうと星間ガスの方が多く、星間塵は星間物質全体の質量の1%程度と少ない。一部の星間物質が濃密に凝集して星雲・分子雲を形成することがあるが、大部分は可視光では観測不能で、赤外線や電波の放射によって観測される。
星間物質の平均密度は、1立方センチあたり水素原子が一個から数個程度であり、地上の実験室で達成できる真空状態を遙かにしのぐ超高度真空状態である。極めて低い密度ながらこうした物質が全体に存在しており、分子雲などではより密度が高くなっている。
こうした霞(かすみ)のような物質が集まって、太陽系のような天体集団ができ、それが集まって銀河系をつくり、さらに銀河が集まって銀河団を形成している。その世界の片隅に我々人間も存在する...などということは、日常生活の中でとても想像することはできない。まったく不思議なことだ。
火星への移住計画のために
遅かれ早かれ、人類は宇宙に進出する。将来の火星生活を考えると、半永久的に地球に戻らない人も出てくるであろう。そのための準備は着々と進んでいる。ISS国際宇宙ステーションにおける宇宙飛行士の長期滞在は、そのための準備でもある。宇宙に行くと人体にどのような影響が出てくるのであろうか？
米航空宇宙局（NASA）は50年以上にわたる有人宇宙飛行の歴史を持ち、無重力空間が人体に及ぼす影響に精通している。だが将来の火星探査を見据えた人体研究プログラム（HRP）ではそのさらに先を行き、宇宙環境が人間の健康やパフォーマンスに与える影響を低減させることを狙いとした研究を行っている。
火星への6カ月の旅は始まりに過ぎず、乗組員は火星に降り立ち、そこで生活して作業も行うことになる。NASAはその準備のため、国際宇宙ステーション（ISS）に半年交代で宇宙飛行士を滞在させた。スコット・ケリー飛行士にはISSでの1年間の滞在任務を課すなど、宇宙空間が人体に及ぼす影響を調べてきた。
土星の衛星
土星の衛星「タイタン」は望遠鏡で見ても、美しい輪とともにその存在が確認できる。タイタンの特徴は衛星を包む濃い大気と雲であり、表面気圧は地球の1.5倍、大気の主成分は窒素 (97%) とメタン (2%) であることがわかっている。
大気を持つ衛星は珍しく、他に木星の衛星イオや海王星の衛星トリトンなどが存在するが、タイタンほどに厚い大気を持つものはない。また、タイタンには液体メタンの雨が降り、メタンおよびエタンの川や湖が存在する。
土星にはこの他に多数の衛星が発見されている。2009年10月までに、64個の衛星（うち3個は不確実）および12本の環（不確実）と6本の隙間が発見されており、2009年5月までに衛星のうち53個が命名されている。
最も遠い銀河を発見！
「最も遠い“銀河団”を発見」という記事をもう何回も見てきたが、今回は、132億光年離れたもの。それだけ観測技術が向上しているのだろう。
2006年9月、日本の国立天文台などがすばる望遠鏡で見つけた約128億8000万光年先の銀河が「最も遠い銀河」だった。
2007年7月、欧米の観測チームが発表した「最も遠い銀河」は130億光年の銀河であった。米カリフォルニア工科大と英仏などのチームが、ハワイの米ケック望遠鏡で発見したもの。その方法は光が銀河団などのそばを通る際、巨大な重力で進路が曲がる「重力レンズ」効果を利用したものだった。
2011年1月には、地球からろ（炉）座の方向に約132億光年も離れた所にある小型の銀河「UDFj-39546284」が、欧米のハッブル宇宙望遠鏡で発見された。これまでに観測された最も遠い銀河より約1億5000万光年遠く、記録を更新した。観測成果は2011年1月27日付の英科学誌ネイチャーで発表された。
NASAが再び「重大発表」の予告
NASAが時々行う「重大発表」の予告。2015年9月には「火星に水の存在を示す発見」を発表した。その内容は、火星に現在も液体の水が存在することを強く示す根拠の発見だった。一時は、「火星人が見つかったのか」などと期待するツイートが殺到したが、それほど極端な発表はないようだ。
そんなNASAが2月21日、突如として全世界に向けて驚くべきアナウンスを行った。なんと東部標準時22日の午後1時（日本時間23日の午前3時）より緊急記者会見を開き、重大な発見について報告する予定だという。突然の知らせに世界の科学者や天文ファン、さらにオカルト愛好家たちの興奮も最高潮に達した。
しかし、アナウンスに記されたいくつかの手がかりから、会見の内容をわずかながら読み取ることができた。ひとつは「系外惑星に関する重大な新事実を発表する」と記された会見の主旨だ。系外惑星とは、太陽系の外にある恒星を周回する惑星のこと。つまり今回の発表は、火星をはじめとする地球にとって（比較的）身近な惑星の話“ではない”ということだった。
リチウムとは何か？
リチウム（Lithium）は原子番号 3、原子量 6.941 の元素である。元素記号は Li。アルカリ金属元素の一つで白銀色の軟らかい元素であり、全ての金属元素の中で最も軽く、比熱容量は全固体元素中で最も高い。
リチウムの化学的性質は、他のアルカリ金属元素よりもむしろアルカリ土類金属元素に類似している。酸化還元電位は全元素中で最も低い。リチウムには2つの安定同位体および8つの放射性同位体があり、天然に存在するリチウムは安定同位体である6Liおよび7Liからなっている。これらのリチウムの安定同位体は、中性子の衝突などによる核分裂反応を起こしやすいため恒星中で消費されやすく、原子番号の近い他の元素と比較して存在量は著しく小さい。
リチウムは地球上に広く分布しているが、非常に高い反応性のために単体としては存在していない。地殻中で25番目に多く存在する元素であり、火成岩や塩湖かん水中に多く含まれる。リチウムの埋蔵量の多くはアンデス山脈沿いに偏在しており、最大の産出国はチリである。海水中にはおよそ2300億トンのリチウムが含まれており、海水からリチウムを回収する技術の研究開発が進められている。世界のリチウム市場は少数の供給企業による寡占状態であるため、資源の偏在性と併せて需給ギャップが懸念されている。
太陽系に最も近い恒星をまわる惑星発見
2016年8月、英国のクイーン・マリー大学などからなる国際研究チームが、太陽系に最も近い恒星である「プロキシマ・ケンタウリ」に、生命が生存できる環境の可能性のある惑星「プロキシマb」を発見したと発表した。太陽系とプロキシマ・ケンタウリとの距離は4.37光年で、これほど近くの恒星に惑星が発見されたのは初めてのことだ。
「プロキシマb」が、水や大気の有無も含めてどのような星であるかは、まだ謎に包まれている。将来、E-ETLやジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などを使った観測で、さらに詳しいことがわかると期待されているが、最終的には探査機や有人宇宙船が訪れ、直接探査を行うことになるだろう。
しかし、いくらプロキシマbが太陽系に最も近い系外惑星だとしても、4.37光年(約40兆km)も離れた場所に行くのは簡単ではない。
系外惑星を直接観察
系外惑星とは、太陽系以外にある惑星のこと。地球が存在するのだから、太陽系以外にも系外惑星が存在するのではないかという考えは、16世紀にはジョルダーノ・ブルーノにより主張された。しかし、当時はあくまで想像の産物であり、フィクションの域を出なかった。
観測技術が発達し、実際に探査の試みがなされるようになるのは、1940年代からである。現在認められている初の発見は、最近のことで1993年に発見されたPSR B1257+12というパルサーをめぐる3つの惑星であった。ポーランドの天文家、アレクサンデル・ヴォルシュチャンによって発見された。
そして2008年9月、太陽系外の惑星とみられる天体を、カナダ・トロント大のチームがハワイのジェミニ天文台の望遠鏡で撮影に成功した。これまで、太陽系外惑星を直接撮影したことはなく、これが世界初の快挙だった。
まるで弾丸「宇宙ゴミ」を除去せよ
スペースデブリ（space debris）とは、宇宙ゴミのこと。なんらかの意味がある活動を行うことなく地球の衛星軌 道上〔低・中・高軌道〕を周回している人工物体のことである。宇宙開発に伴ってその数は年々増え続け、対策が必要となっている。
旧ソ連がスプートニク1号を打ち上げて以来、世界各国で4,000回を超える打ち上げが行われ、その数倍にも及ぶデブリが発生してきた。多くは大気圏へ再突入し燃え尽きたが、現在もなお4,500トンを越えるものが残されている。
これらスペースデブリの総数は増加の一途を辿っているうえ、それぞれ異なる軌道を周回しているため、回収及び制御が難しい状態である。これらが活動中の人工衛星や有人宇宙船、国際宇宙ステーション（ISS）などに衝突すれば、設備が破壊されたり乗員の生命に危険が及ぶ恐れがあるため、国際問題となっている。
ブラックホールは宇宙にどのくらい存在するか？
宇宙の謎の一つ、ブラックホールはどこにどのくらいあるのだろうか？銀河の中心（バルジ）にあるというのは、わりと知られていると思うが、それ以外は？
銀河中心にあるものは、有名でしかも大重量だから見つけやすい。だが、最近X線天文学で、スーパールミナスX線源（超明るいX線源）といって、銀河の円盤の真ん中ではなく、端っこにあるものが発見されている。
いろんな説があるのだが、1つは質量が、太陽質量の数100倍から数千倍くらいの、銀河中心のものから比べたらかなり小さめのブラックホールがあって恒星質量ブラックホールより大きく超巨大ブラックホールよりは小さい「中間質量ブラックホール」と呼ばれ、何か物が吸い込まれる時にX線を放っていると考えられている。
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