Warum hinterlassen bestimmte massereiche Sterne keine Überreste?

Die Lücke erscheint aufgrund von Paarinstabilitäts-Supernovae . Kurz gesagt, wenn man solch massive Sternkerne bei steigenden Temperaturen betrachtet, ist ein immer größerer Teil der Photonen energiereich genug, um spontan Elektron-Positron-Paare zu bilden. Sie rekombinieren zwar bald wieder, aber es kommt trotzdem zu einem (Strahlungs-)Druckverlust, der eine Kontraktion und damit einen weiteren Temperaturanstieg bewirkt. Wenn es instabil ist, wie es bei solch massereichen Sternen der Fall zu sein scheint, führt dies zu mehr hochenergetischen Photonen, mehr Paaren und einem weiteren Druckverlust.

Modelle solcher Objekte deuten darauf hin, dass der Kollaps zu einer plötzlichen, schnellen Zündung von Sauerstoff- und Siliziumverbrennungsreaktionen führt. In einem Massenbereich zwischen etwa 150 und 250 Sonnenmassen (entsprechend einer Kernmasse von ungefähr der Hälfte davon) reicht die thermonukleare Explosion aus, um den Kern auseinanderzureißen, und es gibt nichts mehr zu kollabieren. Das ist ein bisschen so, wie der plötzliche Beginn der Kohlenstoffverbrennung Weiße Zwerge in Typ-Ia-Supernovae zerstört. Massivere Kerne sind stärker durch die Schwerkraft gebunden, und Modelle deuten darauf hin, dass die nukleare Explosion nicht ausreicht, um den Kern zu lösen.

Unterhalb von etwa 150 Sonnenmassen (und bei höheren Metallizitäten, denke ich) erreicht der Kern keine paarinstabilen Bedingungen. Oberhalb von etwa 250 Sonnenmassen ist die induzierte nukleare Explosion nicht stark genug, um den Kern zu zerstören.

Elektroneneinfang-Supernovae treten in einem engen Regime auf, in dem Elektroneneinfänge an Produkten wie Mg und Ne mit einer Geschwindigkeit stattfinden, die die Unterstützung des Kerns gegen einen "schnelleren" (oder effizienteren) Kollaps entfernt, als der Weiße Zwerg explodieren kann thermonukleares Durchgehen, wenn sich der Weiße Zwerg der Chandrasekhar-Massengrenze nähert. Mehrere Faktoren spielen eine Rolle, aber es wird angenommen, dass diese Elektroneneinfangkollaps in Weißen Zwergen auftreten, die reich an Sauerstoff und Neon sind, und nicht an Kohlenstoff und Sauerstoff (die unterschiedliche kritische Dichten zum Verbrennen haben). Diese Sterne waren noch nicht massereich genug, um über den Kollapskanal des Eisenkerns "normale" Neutronensterne zu bilden.