超新星

　爆発した超新星は、秒速1万5000～4万キロの速度で物質を宇宙空間に放出する。このような爆発が、宇宙に存在する物質の多くを生み出しているのである。その中には、私たちの惑星や私たち自身をも構成している元素（鉄など）が含まれている。重い元素は超新星が生みの親であり、私たちは誰でもそのような遠い爆発の残余物を体の中に常に持っていることになる。

　超新星はちりやガスから成る宇宙の雲に多量の元素を追加し、星の多様性を助長し、ガスの雲を圧縮して新しい星の形成を支援する衝撃波を生み出す。

　ただし、超新星になるのは一部の選ばれた星だけだ。老年期を迎えた多くの恒星は、冷却されて白色矮星になり黒色矮星としてその生涯を終える。

星の核融合

　しかし太陽より何倍も大きい巨大な星は、中心核の核融合プロセスで燃料を使い果たしたときに超新星に変貌する場合がある。星の核融合プロセスは、星自体の質量がもたらす内向きの重力とバランスをとる外向きの一定の圧力を生じさせる。核融合プロセスが減速すると、外向きの圧力が低下し、中心核が重力によって収縮し始め、これまで以上に密度と温度が増していく。

　表面上、そのような星の外縁部は巨大化を始め、赤色超巨星と呼ばれる膨張した天体になる。しかしその中心核では収縮が進み、超新星への階段を昇っていくことになる。

　中心核が臨界点まで収縮すると、一連の核反応が解き放たれる。核融合プロセスは中心核の収縮を一時的に食い止めるが、それは中心核の大部分が鉄で構成されるまでの話である（そうなればもはや星の核融合は持続できない）。

　1マイクロ秒後、中心核は摂氏数十億度に達する。鉄原子があまりにも密集してひしめき合うため、その原子核の反発力が圧縮された中心核を一気に押し戻す。星は超新星として爆発し、過熱状態の非常に大きい衝撃波を生み出すこととなる。

白色矮星

　超新星は連星系でも起こる。太陽の質量の8倍までの小さい星は、ほとんどは白色矮星へと進化する。おおよそ地球と同じサイズまで凝縮された白色矮星は非常に高密度で、連星系のもう1つの星から物質を吸収するだけの十分な強さの重力がある。

　質量を取り込む過程で、白色矮星は“チャンドラセカール限界”と呼ばれるレベルに達する。この限界点で白色矮星の中心圧力は非常に高くなりすぎて、自らを支えきれずに超新星爆発を起こす。

　超新星は数週間にわたって夜空を明るく照らす。物質とエネルギーの大規模な転換によってまったく異なる星が残されることになる。

　小さな中性子の核を持つ回転する中性子星が、超新星の証拠として残されるのである。中性子星は電磁波を絶え間なく発し続けるか、またはパルサーとして断続的な脈動を続ける。

　星が大きくて（太陽の少なくとも10倍）大きな中心核が残される場合は、新しい現象が起こる。燃え尽きた核には核融合のためのエネルギーがなく、したがって外向きの圧力を生み出すことがない。それ自体の重力を支えきれず、エネルギーと物質を永遠に吸い込むブラックホールになる場合がある。