Почему сверхновые типа Ia производят больше железа, чем сверхновые типа II

В моем учебнике по астрономии говорится следующее.

Более старые звезды, по-видимому, имеют более высокое содержание кислорода, чем железо. Объяснение состоит в том, что в те дни, когда формировались эти старые звезды, сверхновые типа II были обычным явлением, а типа Ia — нет. Поэтому позднее, когда тип Ia стал более распространенным, стали формироваться более молодые звезды с более высоким содержанием железа.

Почему сверхновые типа Ia лучше подходят для обогащения железом, чем тип II, и были ли эти сверхновые типа II каким-либо образом лучше для более высокого содержания кислорода - или просто хуже производили железо (и почему)?

Оба производят Fe. Тип Ia почти не производит О.

Ответы (1)

Контекст

Железо имеет самую высокую энергию связи ядра на нуклон из всех элементов (не совсем верно, но достаточно точно в астрономическом контексте). Итак, синтез легких элементов в железо или что-то более легкое — это экзотермический процесс — при этом вы получаете энергию, позволяющую звезде функционировать. Это то, что происходит на последних стадиях сверхновой типа II. Ядро массивной звезды в последние моменты ее жизни достаточно горячее и плотное, чтобы превратить кремний в железо. Непосредственно перед взрывом сверхновой в центре находится железный шар массой около 1,4 массы Солнца.

Прародителем сверхновой типа Ia является двойная система, в которой «нормальная» звезда теряет массу до компактного звездного остатка (белого карлика). Как только белый карлик набирает достаточную массу, чтобы превысить предел в 1,4 массы Солнца, снова начинается синтез, полностью разрушающий компактный объект.

Взрыв

SN Ia полностью уничтожает прародителя белого карлика в процессе безудержного синтеза.

В SN II давление на центральный железный шарик превышает давление вырождения, оказываемое электронами в электронной оболочке атомов железа. Принцип Ферми в квантовой механике гласит, что ни один фермион (например, электрон) не может занимать то же квантово-механическое состояние, что и другой. Возникающее здесь давление настолько велико, что электроны атомов железа больше не могут ему подчиняться и вынуждены проникать в ядро, где они реагируют с протонами, образуя нейтроны.

Изобилие железа

Почему SN Ia обогащают свою среду большим количеством железа, чем SN II? Дело не столько в производстве железа, сколько в том, сколько этого железа оказывается в межзвездном пространстве, где оно может стать частью нового поколения звезд. В SN Ia прародитель полностью уничтожается, рассеивая все составляющие его атомы в галактике-хозяине. SN II образует компактный остаток, либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Многие более поздние, более тяжелые продукты синтеза в конечном итоге не уносятся наружу при взрыве сверхновой, а становятся частью компактного остатка.

Обратите внимание, что многие тяжелые элементы, рассеянные сверхновой «взорвавшейся массивной звезды», являются результатом обилия нейтрино, избежавших центрального взрыва и реагирующих с внешней оболочкой более легких элементов, которые были сброшены.