ここにあるものはほとんど、ひとつの問いへの答えです。その星は生まれたとき、どれだけ重かったか。質量が、どれだけ熱く燃えるか、どれだけ生きるか、そして何を残すかを決めます——ゆっくり冷える燃えさし、都市サイズの中性子の球、あるいは時空にあいた穴。34の天体を、星が凝縮する冷たい雲から宇宙最大の構造まで、すべて本物のインタラクティブ3Dで。
ここのブラックホールは図解ではありません。光の経路は曲がった時空を一歩ずつ積分しています。影も、光子リングも、上へ折り返された降着円盤も、背景の星野に現れるアインシュタインリングも、テクスチャではなく物理から生まれます。同じ積分器の計量や地平線を差し替えるだけで、回転するブラックホール、合体する連星、ワームホールが描かれます。
冷たいガス、暗黒星雲、そして生まれたての星を取り巻く円盤。このページのこれから先はすべてここから始まります。あなたを作る原子も含めて。
The coldest, darkest thing in the galaxy — and where every star comes from.
A molecular cloud with the lights switched on, being destroyed by its own children.
A solar system caught in the act of assembling itself.
重力でまとまり、核融合で支えられたプラズマの球。その一生は、誕生時のたったひとつの数字、質量で決まります。
A star in the long, stable middle of its life. The Sun is one.
The most common star in the galaxy, and the last one still burning.
A dying star, swollen to hundreds of times its old size.
Burns a million times brighter than the Sun, and dies in a few million years.
A star so hot it is blowing its own atmosphere into space.
Too heavy to be a planet, too light to ever be a star.
燃料が尽きたあとに残るもの。量子力学だけが支えるところまで圧縮された物質です。
A dying star's outer layers, lit from inside by the core it left behind.
The Sun compressed to the size of Earth, cooling for eternity.
The end of a white dwarf. The universe is far too young for one to exist.
A city-sized object with more mass than the Sun.
A lighthouse spinning up to 700 times a second.
The strongest magnets in the universe, by a factor of a trillion.
A star where even neutrons have been crushed into their parts.
The wreckage of a dead star, still expanding at thousands of km/s.
ある質量を超えると、既知のどんな力も崩壊を止められません。残るのは純粋な幾何学、時空にできた一方通行の面です。
A star heavy enough that nothing could stop the fall.
The class that was missing from the census for fifty years.
One sits at the heart of nearly every galaxy, including ours.
Every real black hole is this one. Spin drags spacetime around with it.
Two shadows, each lensing the other, spiralling toward a merger.
A feeding black hole outshining every star in its galaxy combined.
A quasar that happens to be pointing its jet straight at us.
Born in the first second of the universe, and possibly still here.
星が死ななくても生まれうる一般相対論の解。うち2つは観測されたことがなく、1つはおそらく存在しえません——だからこそ、見られる価値があります。
Not a hole. A window — with a different universe on the other side.
The same equations run backwards: nothing can get in, and it never stops pouring out.
Mass without matter, gravity without a surface, and no shadow at all.
十分に引いて見れば、個々の星は問題でなくなります。残るのは並び方だけ——円盤に、球に、星団に、そして最後は宇宙で最大の模様に。
Arms that survive because they are a traffic jam, not a structure.
The Milky Way. A straight bar of stars feeding the centre.
The largest galaxies there are, and nothing has been born in them for billions of years.
No disc, no bulge, no plan — and making stars faster than anything its size.
A million stars in a sphere, and older than the galaxy they orbit.
Every galaxy in the universe strung along filaments around enormous empty voids.
星は自分の最期を選べません。ガス雲から収縮し終えた時点で持っていた質量が、どれほど熱く燃えるか、どれだけ存続するか、そして次の5つの経路のどれをたどるかを決めます。色も大きさも光度も、そして何を残すかも、すべてこのひとつの数字から導かれます。
| 天体 | 質量 | 半径 | 温度 | 寿命 |
|---|---|---|---|---|
| Molecular Cloud | 10^3 - 10^7 M(sun) | 15 - 600 light years | 10 - 20 K | ~10 - 30 Myr |
| Emission Nebula | 10^2 - 10^5 M(sun) | 1 - 100 light years | ~10,000 K | ~1 - 5 Myr |
| Protoplanetary Disk | 0.001 - 0.1 M(sun) | 10 - 1,000 AU | 20 - 1,500 K | ~1 - 10 Myr |
| Main-Sequence Star | 0.08 - 150 M(sun) | 0.1 - 15 R(sun) | 2,400 - 50,000 K | 10 Myr - 10 Tyr |
| Red Dwarf | 0.08 - 0.45 M(sun) | 0.1 - 0.6 R(sun) | 2,300 - 3,900 K | up to 10 trillion yr |
| Red Giant | 0.3 - 8 M(sun) | 10 - 1,000 R(sun) | 3,000 - 5,000 K | ~1 billion yr in phase |
| Blue Supergiant | 10 - 100 M(sun) | 20 - 200 R(sun) | 10,000 - 50,000 K | 3 - 30 million yr |
| Wolf-Rayet Star | 10 - 25 M(sun) now | 1 - 25 R(sun) | 30,000 - 210,000 K | a few 100,000 yr |
| Brown Dwarf | 13 - 80 M(Jupiter) | ~1 R(Jupiter) | 250 - 2,500 K | cools forever |
| Planetary Nebula | 0.1 - 1 M(sun) shell | 0.1 - 3 light-years | Core 30,000 - 200,000 K | ~20,000 yr |
| White Dwarf | 0.17 - 1.4 M(sun) | ~1 R(Earth) | 4,000 - 150,000 K | cools for 10^15 yr |
| Black Dwarf | 0.17 - 1.4 M(sun) | ~1 R(Earth) | Background cold | Effectively forever |
| Neutron Star | 1.1 - 2.3 M(sun) | ~11 km | ~600,000 K surface | cools for billions of yr |
| Pulsar | ~1.4 M(sun) | ~11 km | Beamed radio to gamma | spins down over Myr |
| Magnetar | ~1.4 M(sun) | ~11 km | Field 10^14 - 10^15 gauss | active ~10,000 yr |
| Quark Star | 1.5 - 2.5 M(sun) | ~8 - 11 km | 10^6 - 10^11 K | Indefinite |
| Supernova Remnant | 1 - 20 M(sun) ejected | grows to 100+ ly | 10^6 - 10^7 K shock | ~100,000 yr |
| Stellar-Mass Black Hole | 3 - 150 M(sun) | 9 - 450 km horizon | Disk 10^7 K | 10^67 yr to evaporate |
| Spinning Black Hole | Any | Horizon shrinks with spin | Disc to 10^7 K | Spin decays over Gyr |
| Binary Black Hole | 2 x (5 - 100) M(sun) | Separation shrinks to zero | Disc to 10^6 K | Myr to Gyr, then seconds |
| Intermediate-Mass Black Hole | 100 - 100,000 M(sun) | 300 km - 300,000 km | Disk 10^6 K | gigayears |
| Supermassive Black Hole | 10^5 - 10^10 M(sun) | up to 1,300 AU horizon | Disk 10^5 - 10^6 K | 10^100 yr to evaporate |
| Quasar | 10^8 - 10^10 M(sun) | disk ~ light-days | Disk up to 10^5 K | ~10 - 100 Myr active |
| Blazar | 10^8 - 10^10 M(sun) | Jet up to Mpc | Gamma-ray dominated | Flares in hours |
| Primordial Black Hole | 10^-8 - 10^5 M(sun) | atom to kilometres | Hawking glow | set by mass |
| Wormhole | Negative (exotic) | Throat radius, free parameter | None | Unstable without exotic matter |
| White Hole | Any | Same as a black hole | Surface emission, unbounded | Violently unstable |
| Boson Star | Set by particle mass | Compact, no surface | None | Stable if below critical mass |
| Globular Cluster | 10^4 - 10^6 M(sun) | 30 - 300 light years | Stars 3,000 - 8,000 K | > 12 Gyr |
| Irregular Galaxy | 10^8 - 10^10 M(sun) | 3,000 - 30,000 ly | Stars 3,000 - 40,000 K | > 10 Gyr |
| Spiral Galaxy | 10^10 - 10^12 M(sun) | 15,000 - 150,000 ly | Stars 3,000 - 40,000 K | > 10 Gyr |
| Barred Spiral Galaxy | 10^10 - 10^12 M(sun) | 15,000 - 150,000 ly | Stars 3,000 - 40,000 K | > 10 Gyr |
| Elliptical Galaxy | 10^8 - 10^13 M(sun) | 3,000 - 700,000 ly | Stars 3,000 - 6,000 K | > 10 Gyr |
| Cosmic Web | ~10^53 kg observable | Filaments 10^8 ly | Voids near 0 K | Age of the universe |
恒星は温度によりO、B、A、F、G、K、Mのスペクトル型に、大きさにより矮星・巨星・超巨星に分類されます。実際によく使われるのは、赤色矮星、太陽型の主系列星、赤色巨星、青色超巨星、そして水素核融合に至らない亜恒星天体である褐色矮星です。
質量により4種類に分けられます。星の崩壊でできる太陽質量の3〜150倍の恒星質量ブラックホール、100〜10万倍の中間質量ブラックホール、銀河中心の超大質量ブラックホール、そしてビッグバン直後の1秒以内に生じたとされる仮説上の原始ブラックホールです。
どちらも崩壊した恒星の中心核ですが、中性子星にはまだ表面があります。中性子の縮退圧と強い相互作用が、直径約22kmで支えているのです。約2.3太陽質量を超えると重力に抗える力はなくなり、事象の地平面を越えて崩壊が続き、ブラックホールになります。
質量次第です。約8太陽質量までの星は赤色巨星に膨らみ、外層を放出して白色矮星を残します。より重い星は超新星として爆発し、中性子星を残します。崩壊する中心核が約2.3太陽質量を超えるとブラックホールになります。
イラストではなく物理から作られています。ブラックホールのシーンはシュヴァルツシルト時空で光の経路を積分しており、影、光子リング、レンズ効果で歪んだ降着円盤、相対論的ドップラー増光、アインシュタインリングはすべて計算結果です。恒星は温度に基づく色、周縁減光、対流による粒状斑を用いています。大きさは見やすさのための構図であり、実スケールではありません。
