地球の自転は丸1日かけてようやく1回。ところが宇宙には、たった1秒のあいだに700回以上もグルグル回り続けている天体があります。秒針が1周する前に何百回転もしてしまう、まさに「宇宙のコマ」のような星のお話です。
※注：パルサー＝規則的に電波などのパルス（信号）を出しながら高速で自転している中性子星のこと。地球から見ると、灯台の光のように一定間隔で信号が届く。
今日の知ってた？
🌌 中性子星「PSR J1748-2446ad」は、1秒間におよそ716回も自転している、知られている中でも最速級の「ミリ秒パルサー」。その赤道部分は、なんと光速の約24%ものスピードで動いている。
背景：中性子星とは
中性子星は、太陽よりずっと重い星が一生の最後に超新星爆発を起こしたあと、その中心に残される「燃えカス」のような天体です。とにかく密度がけた外れで、太陽の1〜2倍ほどの質量が、直径20キロほどの球の中に押し込められています。NASAのたとえでは、米ニューヨークのマンハッタン島くらいの大きさです。よく使われるたとえが「ティースプーン1杯ぶんで数十億トン」。NASAの解説でも、角砂糖1個ぶんの中性子星の物質は地球上で約10億トン、山ひとつ分の重さになるとされています。物質というより、もはや別世界の塊です。
これだけ重いと自分の重力でつぶれてブラックホールになりそうなものですが、内側から押し返す「中性子の縮退圧」という力が、かろうじてその崩壊を食い止めています。NASAによれば、つぶれる中心核の重さが太陽の約1〜3倍なら、陽子と電子が押しつぶされてできた中性子がそれ以上の崩壊を止めて中性子星が残り、もっと重ければそのままブラックホールになります。「中性子星」という名前も、この中性子の塊であることから来ています。今回の主役 PSR J1748-2446ad は、そんな極限の天体が想像を絶する速さで回っている、という二重の驚きを抱えた星なのです。
見つけたのは、カナダのマギル大学の大学院生だったジェイソン・ヘッセルズ（当時26歳）らのチームです。米ウェストバージニア州にある口径100メートルのグリーンバンク望遠鏡で、いて座の方向にある球状星団「テルザン5」を狙って探し、2004年11月10日にこの星の電波を捉えました。1回転にかかる時間は約1.4ミリ秒、1分あたりに直すと約4万3000回転です。発表は2006年1月、米科学誌サイエンスでのこと。それまでの記録は、1982年に見つかったパルサーの毎秒642回転で、20年以上破られていませんでした。米国立電波天文台（NRAO）の発表文は、家庭用ミキサーの最高速度が毎秒250〜500回転だと書き添えています。台所のミキサーの刃より速く、太陽ほどの重さの星が回っているわけです。
この星団は、速く回るパルサーの宝庫でもあります。チームは同じ観測で、テルザン5の中に30個の新しいミリ秒パルサーを見つけ、星団で知られるパルサーは計33個になりました。一つの球状星団で見つかった数としては、当時の最多です。星がぎっしり集まった球状星団では、星どうしが近づいて連星になる機会が多く、そのぶん速く回るパルサーが生まれやすい、と共同研究者のスコット・ランサムは説明しています。
もう少し詳しく
なぜそこまで速く回れるのか。基本は「フィギュアスケーターが腕を縮めると回転が速くなる」のと同じ理屈です。重い星が燃え尽きると、星の中心核が一気につぶれて中性子星になります。できあがる中性子星の半径は10キロ前後で、太陽と比べれば数万分の1。角運動量保存の法則により、小さくなるぶんだけ回転が爆発的に加速するわけです。
ただし、それだけでは説明しきれない。ミリ秒パルサーがここまでの猛スピードに達するには、近くにある相方の星からガスを吸い込み、その勢い（角運動量）を受け取って回転を加速させた、という「降着」のシナリオが有力とされています。NRAOの発表によれば、生まれたばかりのパルサーは時間とともに回転が遅くなっていきますが、相方の星から物質を引き込めると、その物質の勢いを受け取ってふたたび速く回り出します。PSR J1748-2446adにも、26時間で周りを1周する相方の星がいます。さらに回転には理論上の限界もあり、速すぎると遠心力が重力に勝って星が引き裂かれてしまうため、どこかで頭打ちになると考えられています。
「半径16キロ」は、回転の速さから逆算した上限。この星の大きさは、直接測ったものではありません。ヘッセルズは「これより大きければ、表面の物質が星の周りの軌道へ放り出されてしまう」と説明しています。質量が太陽の2倍未満（発表当時に知られていた中性子星はみなこの範囲）だとすると、毎秒716回転で形を保つには、半径が16キロ未満でなければならない、という計算です。冒頭の「光速の約24%」も、この上限の半径16キロで計算した値で、秒速7万キロあまりにあたります。実際の半径がもっと小さければ、赤道の速さも少し下がります。大きさをもっと絞り込むには、この星と相方の星の質量を正確に測る必要がある、と共同研究者のイングリッド・ステアーズ（ブリティッシュコロンビア大学）は話しています。ヘッセルズは「中性子星の物質は原子核より密だと考えられているが、どこまで密かは分かっていない。大きさの上限が決まれば、密度の上限も決まる」と話しています。
見つけにくかった星。相方の星は大きく膨らんでいるとみられ、軌道の約40%の時間、パルサーの前をふさいで電波を隠してしまいます。電波そのものも非常に弱く、論文は、この見つけにくさが、もっと速く回る中性子星の存在をうかがわせると書いています。また、速すぎる回転は重力波を出してブレーキがかかるため、中性子星の回転には上限がある、という理論があります。716回転という速さは、その理論が想定する上限にも制約を与えました。それでも、発見から20年以上たった今も、これより速く回るパルサーは知られていません。
海外の反応
1. 海外の名無しさん
「1秒間に716回転」って文字で読んでも全然ピンと来ない。秒針が1周するあいだに700回以上グルグル回ってるってことだよね…？想像しただけで気が遠くなる。
2. 海外の名無しさん（>>1への返信）
しかも赤道のあたりは光速の約24%で動いてるらしいよ。地球の自転がのんびりした昼寝みたいに思えてくる。
3. 海外の名無しさん
そもそも何がこの星に、そんな猛スピードで回るエネルギーを与えたんだろう。最初からこんな勢いで生まれたわけじゃないよね？
4. 海外の名無しさん（>>3への返信）
フィギュアスケーターが腕を縮めると回転が速くなるのと同じ原理だよ。星が中性子星になるとき半径が5万分の1くらいまで縮むから、その縮んだぶんだけ回転が爆速になる。
5. 海外の名無しさん（>>3への返信）
いわゆる角運動量保存則ってやつだね。ただこれだけだとここまでの速さは説明しきれないらしくて、相方の星からガスを吸い込んで回転を加速させた説が今は有力なんだとか。
6. 海外の名無しさん
太陽の2倍くらいの質量が、直径16kmにも満たない球に詰まってると聞いてめまいがした。そんなものが超高速でブン回ってるとか、もう脳の処理が追いつかない。
※注：16キロは直径ではなく半径の上限。直径にすると32キロ未満で、米国立電波天文台の発表でも「差し渡し約20マイル（約32キロ）以下」とされている。質量も「太陽の2倍未満」という仮定で、2倍ちょうどと分かっているわけではない。
7. 海外の名無しさん（>>6への返信）
ティースプーン1杯ぶんで数十億トン、ってたとえを思い出した。重さの単位がもう日常の感覚から完全に外れてるよね。
8. 海外の名無しさん
これだけ激しく回してて、遠心力で表面のかけらが飛び散ったりしないのが逆に不思議なんだけど。
9. 海外の名無しさん（>>8への返信）
回転が速すぎると、逆に表面の物質を少しずつ振り落としながら釣り合うところまで減速していくらしいよ。今のところこの星はその限界には全然届いてない側みたい。
10. 海外の名無しさん
理論上の限界は1秒あたり750〜1500回転くらいで、それを超えると遠心力が重力に勝ってバラバラになるって読んだ。716回はまだ余裕がある側なのか…と思うと逆に怖い。
11. 海外の名無しさん
716回転/秒を1日に直すと約6189万回、1年だと220億回を超えるらしい。もはや数字を眺めても頭に入ってこない領域。
12. 海外の名無しさん（>>11への返信）
高速で回る電動研磨機（ドレメルみたいなやつ）が毎分3万5千回転くらいだから、それよりずっと速いって考えると…うん、やっぱり現実味は出てこなかった。
13. 海外の名無しさん
こんな高速回転の天体って、見た目はどうなってるんだろう。重い質量で光が曲がるうえに、回転のせいでも時間の進み方が変わるんでしょ？想像するだけで頭が痛くなってくる。
14. 海外の名無しさん（>>13への返信）
極の真上から近づくと、自分の時間と赤道付近の時間がズレて見える、みたいな話を聞いてもう無理だった。学生時代に理論天体物理を選ばなかった理由がまさにこれ。
15. 海外の名無しさん
そんなに勢いよく回ってるなら、遠心力で円盤みたいに平たく潰れそうなものだけど、何が球の形を保たせてるんだろう？
16. 海外の名無しさん（>>15への返信）
中性子の縮退圧っていう、内側から押し返す強烈な力だよ。これがブラックホールへ潰れるのも同時に食い止めてる、すごく働き者の力。
17. 海外の名無しさん
中性子星の密度って、要するに原子の中心にある原子核そのものの密度に近いんだよね。星まるごとがそれって発想が怖い。
18. 海外の名無しさん（>>17への返信）
というより、ほとんど巨大な一個の原子核みたいなもの、っていう説明を読んで鳥肌が立った。星のスケールと原子のスケールが地続きになる感じ。
19. 海外の名無しさん
星の自転を「ヘルツ（周波数）」の単位で語れるって字面がもう面白すぎる。天体の回転を音の高さみたいに数えるとは思わなかった。
20. 海外の名無しさん
うんと進んだ文明なら、これを熱源にしてお湯を沸かしてタービンを回して発電できそう。結局やってることは火力発電と同じという、なんともシュールな話。
21. 海外の名無しさん
SF小説『竜の卵』、まさに中性子星の表面に生命が生まれたら、という設定の物語で最高だった。著者が本物の物理学者だから理屈がやたらガチなのも良い。
22. 海外の名無しさん（>>21への返信）
続編の『スタークエイク』も好き。物理描写が小数点3桁まで合ってるって評判で、SFの皮をかぶった物理の教科書みたいな読み心地だった。
23. 海外の名無しさん
昔この星の出身者に会ったことあるけど、その人ずっと吐き気が止まらないって言ってたわ（もちろん冗談です、念のため）。
まとめ
太陽の2倍に満たない質量を半径16km足らずの球に押し込んだ超高密度の天体が、1秒に716回・赤道を光速の約24%で回し続ける——それが最速級のミリ秒パルサー PSR J1748-2446ad。コメント欄は「数字が頭に入ってこない」という素朴な驚きから、フィギュアスケーター効果や縮退圧といった真面目な解説、そして時間のズレや吐き気ネタまで入り乱れ、宇宙のスケールに翻弄される人々のにぎやかな反応であふれていました。
コメント
まじかで見たら、すごい横長なんだろうな。
吐き気だけで済む訳ないもんな。
地球を角砂糖と同じ大きさに圧縮したらブラックホールになるという話が有りますが､中性子星はそれよりかは密度が小さいんですね