プラズマ物理学：白色矮星の炭素エンベロープの状態方程式の測定
Nature 584, 7819 doi: 10.1038/s41586-020-2535-y
白色矮星は、大半の星の進化の最終段階である。白色矮星の中には脈動するものもあり、観測可能な明るさの変動が生じる。これらの変動を恒星の理論モデルを用いて解析することで、白色矮星の内部構造を調べることができる。こうした脈動する星のモデル化によって、白色矮星モデルの厳密な検証や、恒星進化の後期段階の結果の詳細な描像が得られる。しかし、白色矮星内の高エネルギー密度状態を実験室で実現して測定することは極めて困難であるため、こうした条件下での理論予測の検証はほとんど行われてこなかった。今回我々は、炭化水素の基本的なユゴニオ衝撃圧縮曲線（保存則から導かれた、衝撃波の通過前後の試料物質の状態を記述する方程式）に沿った圧力と密度の間の関係を5％以内で測定した結果について報告する。観測された最大圧縮率は、電子構造を詳細に考慮した理論モデルと一致する。これは、白色矮星の物理的理解が状態方程式に敏感となり、モデル間の相違がかなり大きい1億〜4.5億気圧の圧力下での物質の状態方程式において意味を持つ。測定結果によって、白色矮星のモデル化や慣性閉じ込め核融合実験に用いられているこれらの状態方程式の関係性が検証され、炭素の内殻軌道のイオン化に起因する圧縮率の増大が予想された。また、ピーク圧縮前の炭化水素の圧力–密度変化の測定形状を捉えるには、電子構造と電子縮退圧をきめ細かく取り扱う必要があることも見いだされた。今回の結果は、白色矮星の構造と進化についての情報をもたらす構成的な物理における弱いつながりである、白色矮星エンベロープ（恒星のコアを取り巻く、部分的に電離したプラズマと部分的に縮退した非理想的なプラズマを含む領域）の状態方程式を明らかにするものである。
