宇宙誕生と太陽質量で決まる
恒星の行く末一元化

本書について

紀元前138億2,000万年、無から宇宙が誕生する——本書が記録する最初の出来事である。誕生から小数点以下に0が43個続く程の一瞬の後にインフレーションが始まり、其の時の宇宙の直径は0が35個続く程の大きさ、即ち原子核よりも遥かに小さかった。そして西暦1兆年、白色矮星となった太陽が完全にエネルギーを失い、輝きを止めて黒色矮星となる日まで。本書は、宇宙の始まりから恒星の結末までを一本の時間軸へ並べ、年代順に一元化した年表である。

インフレーションが終わると宇宙の直径は0.01m程となり、其のエネルギーが熱に変わってビッグバンを引き起こす。温度は100兆℃から1,000兆℃に達し、光子を含む大量の素粒子——クォークとグルーオン——が生まれた。誕生から0.0001秒後、1兆℃まで下がるとクォークと反クォークが対消滅し、残ったクォークとグルーオンから陽子と中性子が生まれ、物質が誕生する。180秒程で10億℃まで下がると陽子と中性子が結び付き、重水素・ヘリウム3・ヘリウム4といった安定原子核と、三重水素・ベリリウム7・ベリリウム8といった不安定原子核が生まれる。そして1,200秒程で温度と密度が核融合に必要な水準を下回り、元素合成は終わった。

紀元前138億1,962万年、3,000℃まで温度が下がると電子が原子核に捕らえられ、光子や電波が直進できる様になる——「宇宙の晴れ上がり」である。此の時の宇宙の大きさは1,000万光年程であった。やがてダークマターの重力が塊を作り、其の中のガスが収縮して、紀元前136億7,000万年に最初期の恒星が次々と誕生する。太陽の数百倍という桁外れの質量を持った星々は、紀元前136億6,500万年に次々と超新星爆発し、自らが作り出した重元素を宇宙へばら撒いた。紀元前130億年に銀河系が誕生し、紀元前70億年、宇宙の膨張は加速を始める。

紀元前54億年、太陽系の材料となる元素を撒き散らす超新星爆発が起こる。紀元前46億300万年、星間雲が回転を始めて分子雲となり、収縮の果てに原始太陽が赤外線を放って輝き始め、取り込まれずに残ったガスと塵が原始太陽系円盤となって其れを取り囲んだ。紀元前45億9,800万年に直径数kmの微惑星が生まれ、紀元前45億9,000万年に太陽はTタウリ型星となり、紀元前45億4,800万年には水星から火星までの範囲に20個程の原始惑星が誕生する。紀元前45億4,300万年、そのうち10個が衝突・合体して地球が生まれた。衝突の熱で地表は融解してマグマオーシャンとなり、表面温度は約1,900℃に達し、内部から放出されたガスがメタン・アンモニア・二酸化炭素を主とする原始大気を作った。紀元前45億2,500万年には小惑星ベスタが巨大衝突を起こし、紀元前45億年、太陽の中心部は1,000万℃を超えて主系列星となる。

そして本書のもう一つの主題——恒星の行く末を決めるのは、ただ太陽質量である。太陽質量0.08未満では水素の核融合が始まらず、重力収縮のエネルギーだけで赤外線を発しながら冷えてゆく褐色矮星となる（インディアン座ε星A）。0.08から4未満なら、赤色巨星を経て白色矮星となり、長い時間を掛けて黒色矮星へ至る（太陽）。4から8未満では中心部の炭素が起こす核融合の激しさに耐えきれず超新星爆発する（アスケラ）。8から30なら鉄までを作り上げた末に超新星爆発し、密度5億t/㎤の中性子星を残す（アルマク）。そして30を超えると、中性子の核力ですら重力収縮を支えきれず、中心核は際限無く潰れて重力崩壊を起こし、光さえ抜け出せないブラックホールとなる（射手座LBV 1806-20）。

太陽の未来も、其の区分に従って刻まれている。西暦5億年、太陽の高温化で水蒸気が増え二酸化炭素が減り、光合成が難しくなって耐性の弱い植物から姿を消し始める。西暦53億9,700万年、水素が枯渇して中心部がヘリウムとなり、太陽は大きさ100倍・表面温度3,000℃の赤色巨星となって外層を吹き飛ばしてゆく。西暦70億年、全ての核融合を停止した中心核は白色矮星となり、放出されたガスが其の紫外線に照らされて惑星状星雲となる。白色矮星の最大質量は太陽の1.46倍——チャンドラセカール限界——であり、理論上此れ以上重い白色矮星は出来ない。西暦184億2,934万2,658年にはインディアン座ε星Aの寿命が尽き、西暦1兆年、太陽は黒色矮星となる。

年代は何れも概算値であり、原資料では「≈」を付して示される。無から始まった宇宙が、素粒子から原子核へ、恒星から重元素へ、そして惑星と生命へと形を変えてゆく道筋。その道筋の果てに待つ五通りの結末を、質量という一つの数字が分けている——本書は其の全体を、一冊の年表に束ねている。