白色矮星

　このような老齢の星は驚くほど密度が高い。ティースプーン一杯ほどの物質が、地球上では象ぐらいの重さ（5.5トン）になるのである。白色矮星の半径は太陽の10分の1が平均だが、質量は太陽と同じくらいある。

　太陽を代表とする恒星は、その核にある水素の核融合反応でヘリウムとエネルギーを生み出す。白色矮星は、核燃料として使用していた水素をすべて使い果たした星である。

　融合反応はエネルギーと外向きの圧力を生み出すが、この圧力は星の質量が生成する内向きの重力によってバランスが保たれる。燃料として使われる水素が枯渇して融合反応が減速すると、中心核で質量が増大したヘリウムは収縮を始めるようになる。

　収縮が始まると中心部の温度がさらに高くなり、外層部の水素は膨張していく。この段階で、星は大きな赤色巨星になる。

　赤色巨星は非常に大きいため、その熱は拡散し表面温度は概して低いが、その核は猛烈な高温を維持している。赤色巨星の期間はおそらく10億年ほどだ。

　赤色巨星はその核にあるヘリウムを炭素のような重い元素に変換できるほどの熱さを持っている。しかし、ほとんどの星は重い元素を生成可能なレベルの圧力と熱を保つほど大きくないため、核融合反応は停止してしまう。

さらなる変化

　このような星は最終的にはその外層の物質を吹き飛ばし、その物質が惑星状星雲と呼ばれるガスの膨張する殻を作り出す。この星雲の中には、重力によって高密度に押しつぶされている高温の核が、摂氏10万度を超える温度を持つ白色矮星として残る。

　白色矮星は数百億年あるいは数千億年をかけて冷却され、それ以上エネルギーを放出することのない黒色矮星になると考えられる。宇宙の年齢自体がそれほど古くないので、まだ黒色矮星は確認されていない。

　白色矮星がどのくらい長く冷却を続けているのかを推定すれば、宇宙の年齢を詳しく知ることができる。

　しかしすべての白色矮星が長い時間をかけて冷却を続けるわけではない。連星系の白色矮星は、隣の星から物質を取り込むほどの強い重力を持っている場合がある。白色矮星が十分な質量を取り込むと、チャンドラセカール限界というレベルに達する。この時点で中心核の圧力は非常に高まり、核融合反応が暴走して恒星全体が吹き飛ぶ超新星爆発という派手な結末を迎える。