Part 01.小さい全能者と大きい全能者

天文学が語る星の形成と進化

天文学者たちは、星が形成される過程と進化を探求する。星は宇宙に浮かぶガスの塊である星雲からできるが、星雲の動きは磁気流体力学（Magnetohydrodynamics）方程式によって説明が可能である。磁気流体力学は、文字通り磁気力の影響を考慮した流体力学方程式である。地球に磁場が存在するのと同じく星雲にも弱い磁場が存在するが、星の形成と進化を説明する上で磁場の役割は非常に重要である。

巨大なガスの塊である星雲は、重力によって収縮する。収縮が進行すればするほど、ガスの塊の密度はますます高まって、磁場もますます強くなる。磁気流体力学によると、気体は磁気力線に水平な方向にはよく移動できるが、垂直方向にはよく移動できない。だから時間が経過すると、気体の塊は、円板状になる。銀河、ブラックホール周辺のガス、太陽系など、様々な天文観測写真を見ると、円板構造を持つものが多いが、これは磁場の作用のせいである。このように重要な役割を果たす磁場を理解することは、天文学者たちの主な関心事の一つであるが、まだ完全にその神秘を明らかにできていない。特に磁場の初期生成に関することはいまだ謎のままである。

重力と磁力の作用によって回転する円板ができ、円板の中央には星の前段階である原始星（protostar）ができる。気体の塊は、円板の周辺を回りながら徐々に中央に集まって、原始星は徐々に質量を増しながら成長するようになる。このような回転円板を天文学では、凝縮円板（accretion disk）と言う。

天文学者たちは、星が形成される時間に疑問を持った。1940年代には、基本物理法則によって凝縮円板周辺の気体が中心に集まる過程を初めて説明した。回転する気体は、一種の摩擦力である粘性力によってエネルギーを失い、円板の中心に集まる。しかし、このような説明では、一つの星が形成されるためには宇宙年齢に近い時間が必要だという矛盾した結果が出てくる。

凝縮円板で起こることは長い間、迷宮入りしていたが、1991年、バルバス（Balbus）とハウルリー（Hawley）の提案から秘密を紐解いていくことができた。彼らは凝縮円板に存在する磁場に注目し、磁気回転不安定性（Magneto-rotational instability）による乱流の渦が回転円板の凝縮過程を促進させることをコンピュータシミュレーションにより明らかにした。この理論は、現在まで天文学界の定説となっている。

星の消滅

このように生成された星は、水素の核融合過程を通じて光と熱を出し、星の進化段階に従って、より重い元素によって核融合反応を起こす。核融合反応とは、軽い元素が合わさってより重い元素になる反応で、膨大なエネルギーを放出する。これは一種の原子力エネルギーで、化学エネルギーに比べて約100万倍大きなエネルギーである。しかし、巨大なエネルギー源を持つ星も時間が過ぎると、老いて、結局消滅する。