Toulouse, Avril 2004 Michel Cassé Service d’Astrophysique, CEA, Saclay Institut d’Astrophysique de Paris

Toulouse, Avril GENERALITES 2.TRILOGIE RADIOACTIVE 26 Al- 44 Ti- 60 Fe Transition JA-MC-JK

Noyaux stables

Abondances

Energie de liaison par nucléon

Gamma profonds

Evolution stellaire et nucléosynthèse des étoiles massives M>8Mo  enchaînent les combustions H, He,C,(O,Ne),Si Juqu’à effondrement du cœur de fer (cours de J.Audouze) Evolution: I.Stades hydrostatiques II.Stade explosif Incertitudes: I  Taux de réactions : 12 C( ,  ) 16 O  C/O fin comb. de He: toutes les phases qui suivent en dépendent 22 Ne( ,  ) 25 Mg 5 9 Fe(n,  ) 60 Fe Effets hydrodynamiques: convection & mélange II  hydrodynamique effondrement + rebond (+ transfert de neutrinos)

Nucléosynthèse: durée des cycles

Explosion

Etoiles massives pré-SN

Destin final

Modèle de nucléosynthèse En principe: multi-D hydrodynamique Pour suivre convection/mélange & explosion Pb: pas d’explosion! En pratique: 1D, convection traitée approximativement Couplage[T(r,t),  (r,t), X(r,t)] avec réseau de réactions Eq. Diff. Couplées dN/dt = prod-dest. Pour chaque espèce Explosion simulée (piston, ou point chaud)

Noyaux intéressant l’astronomie gamma nucléaire *Relativement abondants à la production *Vie ni trop longue ni trop courte: - Ejection: Transparence gamma (vents, explosions) - Activité: dN/dt = N Menu: ( 7 Be), 26 Al, 44 Ti, ( 56 Ni) 60 Fe

Table des isotopes radioactifs

Les 2 classes de noyaux radioactifs I. prod. déterminée par évolution stellaire seulement (stades hydrostatiques ) sensibles à incertitudes sur taux de réactions + mélange/convection: 26 Al & 60 Fe II. Sensibles au mécanisme d’explosion: 44 Ti & 56,57 Ni *taille du cœur de fer pré-SN *Coupure (éjecta/étoiles à neutrons) *abondance d’électron/excès de neutrons I  évolution stellaire, perte de masse II  paramètres de l’explosion

Al-26  Mg-26

Ti-44  Sc-44  Ca-44

Ni-56  Co-56  Fe-56

Fe-60  Co-60  Ni-60

Intérêt de l’astronomie gamma nucléaire Raies gamma: indices les purs de nucléosynthèse fraîche  Abondance des espèces radioactives incriminées  processus de production, conditions & physique sous-jacente Noyaux produits dans différentes phases d’évolution hydrostatique & différentes conditions explosives Nucléo. hydrostatique 26 Al: fusion de l’hydrogène (Na-Al) 25 Mg(p,  ) 26 Al Fusion du carbone Dépendent de Z initial Nucléo. explosive 56 Ni: comb. explosive O & Si 44 Ti: gel riche en hélium Faible dépendance du Z initial 60 Fe: capture de neutrons 22 Ne( ,n) 25 Mg Dépend du Z initial ( 58 Fe, 22 Ne)

Nucléosynthèse: contexte nucléaire 26 Al: Comb. hydrostique dans couches H, Ne Comb. explosive dans couche Ne Neutrinos dans couche C Réaction clé: 25Mg(p,  )26Al 44 Ti Comb. Explosive du Si Gel riche en He (haute T, basse densité): Zones très profondes: lisière de l’étoile à neutrons Coupure (« mass-cut ») 60 Fe: Processus-s hydrostatique Comb. hydrostatique de Ne Comb.explosive de He Réaction clé: 59Fe(n,  )60Fe

Nucléosynthèse: contexte stellaire WR mieux maîtrisées que SN

Al-26: hydro+SN

Ni-56: f(M)

SNII: Ti-44

Nucléosynthèse: énergie explosive

Nucléosynthèse multi-D

Fer-60: SN

Al-26 WR M 56 M M’ ZM’(Z), 25 Mg R M  M 56  Z  Cœur Convectif radioactif 25 Mg(p,  ) 26 Al

Al-26 Wolf-Rayet (2)

Al-26: Wolf-Rayet: effet de la rotation

Yields Al-26 et Fe-60 (1) WW95

Yields Al-26 et Fe-60 (4) Prantzos, 2004

26 Al vs 60 Fe 60 Fe & 26 Al coproduits par SNII 26Al produit par WR Prantzos 2004

Al-26: distribution WR sans rotation Commentaire: 0-4 kpc O solaire/2 Zo = Au lieu de 0.02 WR sans rotation Q 26 ~ Z 1.5 Prantzos

Al-26 distribution WR avec rotation Palacios et al 2004 Note: 0-4 kpc indûment Rempli, 4-6 kpc > observé

Al-26 Enigme du Cygne (JK)

Al-26 Collectif (JK)

Titane- 44: SN1987A (JK)

Ti-44 : Cas A (JK) Enigme de CasA M 44 ~ Mo M 56 > 0.05 Mo Pourquoi pas vu il y a 300 ans? ASYMETRIE

Enigmes du Ti-44: Vela Jr, Galaxie (JK) Enigme de Vela Jr Vu (?) par COMPTEL Pas vu par INTEGRAL Pb instrumental Enigme galactique: pas détecté par COMPTEL, INTEGRAL *Yields *taux de SNII + bas *production par objet rare mais fécond (SNIa: sub-Chandra détonation He)

Conclusion INTEGRAL Embellie de l’astrophysique nucléaire Suite MAX: lentille gamma H 2 O = BB + * Références (astro-ph) Cours de JK (2003) Articles de revue de N. Prantzos (2002,2004)

(Table de M.)

(Nucléosynthèse Primordiale)