Een internationaal team van onderzoekers heeft ontdekt dat neon in een bepaalde massieve ster de elektronen in de kern kan verteren. een proces dat elektronenvangst wordt genoemd, waardoor de ster instort tot een neutronenster en een supernova produceert.

De onderzoekers waren geïnteresseerd in het bestuderen van het uiteindelijke lot van sterren binnen een massabereik van acht tot tien zonsmassa's, of acht tot tien keer de massa van de zon. Dit massabereik is belangrijk omdat het de grens omvat tussen of een ster een massa heeft die groot genoeg is om een ​​supernova-explosie te ondergaan om een ​​neutronenster te vormen, of heeft een kleinere massa om een ​​witte dwergster te vormen zonder een supernova te worden.

Een ster met acht tot tien zonnemassa’s vormt gewoonlijk een kern die bestaat uit zuurstof, magnesium en neon (figuur 1). De kern is rijk aan gedegenereerde elektronen, wat betekent dat er een overvloed aan elektronen is in een dichte ruimte met voldoende energie om de kern tegen de zwaartekracht in te houden. Zodra de kerndichtheid hoog genoeg is, de elektronen worden verbruikt door magnesium en vervolgens door neon, die ook in de kern worden gevonden. Eerdere studies hebben bevestigd dat magnesium en neon de elektronen kunnen gaan wegvreten zodra de massa van de kern dicht bij de beperkende massa van Chandrasekhar is gegroeid. een proces dat elektronenvangst wordt genoemd, maar er is discussie geweest over de vraag of elektronenvangst de vorming van neutronensterren kan veroorzaken. Een multi-institutioneel team van onderzoekers bestudeerde de evolutie van een ster met 8,4 zonnemassa en voerde er computersimulaties op uit om een ​​antwoord te vinden.

Met behulp van recent bijgewerkte gegevens van Suzuki voor dichtheidsafhankelijke en temperatuurafhankelijke elektronenvangstsnelheden, ze simuleerden de evolutie van de kern van de ster, die wordt ondersteund door de druk van gedegenereerde elektronen tegen de eigen zwaartekracht van de ster. Omdat magnesium en voornamelijk neon de elektronen opeten, het aantal elektronen nam af en de kern kromp snel (Figuur 2).

Bij de elektronenvangst kwam ook warmte vrij. Wanneer de centrale dichtheid van de kern 10 . overschreed ¹⁰ g/cm ³ , zuurstof in de kern begon materialen te verbranden in het centrale gebied van de kern, ze veranderen in kernen van ijzergroepen, zoals ijzer en nikkel. De temperatuur werd zo hoog dat protonen vrij kwamen en ontsnapten. Daarna werden de elektronen gemakkelijker te vangen door vrije protonen en ijzer-groep-kernen, en de dichtheid was zo hoog dat de kern instortte zonder een thermonucleaire explosie te veroorzaken.

Met de nieuwe elektronenvangstsnelheden, zuurstofverbranding bleek iets uit het midden plaats te vinden. Hoe dan ook, de ineenstorting vormde een neutronenster en veroorzaakte een supernova-explosie, waaruit blijkt dat een supernova met elektronenvangst kan optreden.

Een bepaald massabereik van sterren met acht tot tien zonsmassa's zou witte dwergen vormen die zijn samengesteld uit zuurstof-magnesium-neon door verlies van de omhulling als gevolg van verlies van stellaire windmassa. Als het windmassaverlies klein is, anderzijds, de ster ondergaat de supernova voor het vastleggen van elektronen, zoals gevonden in hun simulatie.

Het team suggereert dat de supernova voor het vastleggen van elektronen de eigenschappen zou kunnen verklaren van de supernova die in 1054 werd geregistreerd en die de Krabnevel vormde. zoals voorgesteld door Nomoto et al. in 1982 (Figuur 3).

Deze resultaten zijn gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift op 15 november, 2019.