中性子星は宇宙でも特に高密度な天体として知られています。「角砂糖1個分で山ほどの重さがある」と説明されることがありますが、実際にはどの程度の密度なのでしょうか。また、日本の山を中性子星と同じ密度まで圧縮するとどうなるのでしょうか。この記事では中性子星の密度と身近な山を例にして解説します。
中性子星とは何か
中性子星は、大質量の恒星が超新星爆発を起こした後に残る天体です。
太陽の約1.4〜2倍程度の質量を持ちながら、直径はわずか20km前後しかありません。
そのため、内部の物質は極端に圧縮され、原子核に近い状態になっています。
中性子星の密度はどれくらいか
中性子星の平均密度はおよそ1立方センチメートルあたり数億トンから10億トン程度とされています。
よく使われる例では、「角砂糖1個分（約1cm³）の中性子星物質の重さはエベレスト級の山や大型の山に匹敵する」と説明されます。
これは地球上の岩石の密度の数百兆倍にも達する驚異的な値です。
日本の山を中性子星の密度に圧縮するとどうなるか
例えば筑波山、高尾山、大山、箱根山などの山を構成する岩石の密度は一般的に1立方センチメートルあたり約2〜3グラム程度です。
これを中性子星と同じ密度まで圧縮すると、山全体が肉眼では見えないほど小さなサイズになります。
しかし質量自体は変わらないため、元の山と同じ重さを持ち続けます。
地球上に中性子星と同じ密度の物質はあるのか
現在のところ、地球上や日本の山に中性子星と同じ密度を持つ天然物質は存在しません。
原子核の内部に近い密度は、中性子星や一部の高エネルギー実験でしか実現できない特殊な状態です。
鉄やウランなど最も重い元素でも、中性子星の密度には全く及びません。
なぜ中性子星は潰れないのか
通常の星であれば重力によって潰れてしまいますが、中性子星では中性子の量子力学的な圧力が重力に対抗しています。
これを中性子縮退圧と呼びます。
もし質量がさらに大きくなると、この圧力でも支えきれなくなり、ブラックホールになると考えられています。
中性子星の密度を身近な例で考える
例えば、角砂糖1個分の体積に筑波山や高尾山クラスの山の質量を詰め込むことを想像してみてください。
そのような物質が地球上に存在すれば、周囲に強大な重力を及ぼし、普通の状態では維持できません。
そのため、中性子星の物質は宇宙の極限環境でしか存在できないのです。
まとめ
中性子星の密度は1立方センチメートルあたり数億〜10億トンにも達し、日本の山や地球上のどの天然物質とも比較にならないほど高密度です。筑波山や高尾山、大山などを中性子星の密度まで圧縮すれば、極めて小さなサイズになりますが質量は変わりません。現在の地球上には中性子星と同じ密度の物質は存在せず、そのような状態は宇宙の極限環境でのみ実現すると考えられています。
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