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Toulouse, 19-21 Avril 2004

Toulouse, 19-21 Avril 2004. RADIOACTIVITE GAMMA CELESTE. Michel Cassé Service d’Astrophysique , CEA, Saclay Institut d’Astrophysique de Paris. RADIOACTIVITE GAMMA CELESTE. Toulouse, Avril 2004. Transition JA-MC-JK. GENERALITES TRILOGIE RADIOACTIVE 26 Al- 44 Ti- 60 Fe. Noyaux stables.

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Toulouse, 19-21 Avril 2004

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Presentation Transcript

  1. Toulouse, 19-21 Avril 2004 RADIOACTIVITE GAMMA CELESTE Michel Cassé Service d’Astrophysique , CEA, Saclay Institut d’Astrophysique de Paris

  2. RADIOACTIVITE GAMMA CELESTE Toulouse, Avril 2004 Transition JA-MC-JK • GENERALITES • TRILOGIE RADIOACTIVE • 26Al-44Ti-60Fe

  3. Noyaux stables

  4. Abondances

  5. Energie de liaison par nucléon

  6. Gamma profonds

  7. 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 :12C(,)16O  C/O fin comb. de He: toutes les phases qui suivent en dépendent 22Ne(,)25Mg 5 9Fe(n, )60Fe Effets hydrodynamiques: convection & mélange II hydrodynamique effondrement + rebond (+ transfert de neutrinos)

  8. Nucléosynthèse: durée des cycles

  9. Explosion

  10. Etoiles massives pré-SN

  11. Destin final

  12. 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)

  13. 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: (7Be), 26Al,44Ti,(56Ni) 60Fe

  14. Table des isotopes radioactifs

  15. Les 2 classes de noyaux radioactifs I. prod. déterminée par évolution stellaire seulement (stades hydrostatiques) sensibles à incertitudes sur taux de réactions + mélange/convection: 26Al & 60Fe II. Sensibles au mécanisme d’explosion: 44Ti & 56,57Ni *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

  16. Al-26  Mg-26

  17. Ti-44  Sc-44  Ca-44

  18. Ni-56  Co-56  Fe-56

  19. Fe-60 Co-60  Ni-60

  20. 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 26Al: fusion de l’hydrogène (Na-Al) 25Mg(p,)26Al Fusion du carbone Dépendent de Z initial Nucléo. explosive 56Ni: comb. explosive O & Si 44Ti: gel riche en hélium Faible dépendance du Z initial 60Fe: capture de neutrons 22Ne(,n) 25Mg Dépend du Z initial (58Fe, 22Ne)

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

  22. Nucléosynthèse: contexte stellaire WR mieux maîtrisées que SN

  23. Al-26: hydro+SN

  24. Ni-56: f(M)

  25. SNII: Ti-44

  26. Nucléosynthèse: énergie explosive

  27. Nucléosynthèse multi-D

  28. Fer-60: SN

  29. Al-26 WR 25Mg(p,)26Al Cœur Convectif radioactif M M56 Z M56 M M’ Z M’(Z), 25Mg R

  30. Al-26 Wolf-Rayet (2)

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

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

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

  34. 26Al vs 60Fe 60Fe & 26Al coproduits par SNII 26Al produit par WR Prantzos 2004

  35. Al-26: distribution WR sans rotation Commentaire: 0-4 kpc O solaire/2 Zo = 0.0126 Au lieu de 0.02 WR sans rotation Q26 ~ Z 1.5 Prantzos

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

  37. Al-26 Enigme du Cygne (JK)

  38. Al-26 Collectif (JK)

  39. Titane- 44: SN1987A (JK)

  40. Ti-44 : Cas A (JK) Enigme de CasA M44 ~ 10-4 Mo M56 > 0.05 Mo Pourquoi pas vu il y a 300 ans? ASYMETRIE

  41. 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)

  42. Conclusion INTEGRAL Embellie de l’astrophysique nucléaire Suite MAX: lentille gamma H2O = BB + * Références (astro-ph) Cours de JK (2003) Articles de revue de N. Prantzos (2002,2004)

  43. (Table de M.)

  44. (Nucléosynthèse Primordiale)

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