Woher wissen Wissenschaftler, dass Eisen-60 bei Supernovae entsteht?

Don Clayton untersuchte die Produktion von Fe-60 in seinem 1971 erschienenen Nature -Artikel New Prospect for Gamma-Ray-Line Astronomy (mit Paywall versehen, aber die Zusammenfassung weist auch auf Arnett & Clayton 1970 hin, ebenfalls mit Paywall versehen, aber der Inhalt dieser Zusammenfassung ist unklar über Fe-60). Dies hätte wahrscheinlich Supernova-Nukleosynthese -Berechnungen verwendet (siehe zum Beispiel die NucNet-Tools von Claytons gelegentlichem Mitarbeiter Brad Meyer , obwohl dies wahrscheinlich fortschrittlicher ist als das, was Clayton in den 1970er Jahren zur Verfügung stand).

Clayton schrieb später eine Zusammenfassung The Role of Radioactivities in Astrophysics , die eine Geschichte der Gammastrahlenlinien enthielt und das Fe-60 diskutierte:

Das$^{60}$Der Fe-Kern emittiert beim Zerfall einen 59-keV-Gammastrahl und seine Tochter$^{60}$Co emittiert Gammastrahlenlinien von 1,17 und 1,33 MeV. Wenn man davon ausgeht, dass während ihrer langen mittleren Lebensdauer etwa 50.000 Supernovae in der Milchstraße auftreten, sollte ihre kollektive Wirkung beobachtbar sein. Diese Argumentation galt dreizehn Jahre später genauso gut für die erste entdeckte interstellare Radioaktivität, die von$^{26}$Al.

Was größtenteils die Vorstellung bestätigt, dass die Berechnungen vor den Beobachtungen erfolgten (wobei ich mir nicht sicher bin, ob das Fe-60$\gamma$-Strahlenlinie beobachtet wurde, weisen Binns et al. (2016) darauf hin, dass das Element selbst in sehr geringer Anzahl als kosmische Strahlung beobachtet wurde , aber es scheint nichts darüber auszusagen$\gamma$-Strahlenemission).

Wie immer kommt es darauf an, was Sie mit kennen/finden meinen . Wie Kyle Kanos treffend veranschaulicht, zeigen theoretische Argumente das$^{60}\mathrm{Fe}$wird auf natürliche Weise durch stellare Nukleosynthese in den letzten Stadien des Lebens massereicher Sterne produziert und dann durch SN-Explosionen in das Interstellare Medium (ISM) injiziert. Aus rein theoretischer Sicht ist dies seit langem bekannt, aber was sind die tatsächlichen Beobachtungsbelege ?

Ebenfalls seit langem bekannt ist, dass einige radioaktive Elemente in situ nachgewiesen werden , d. Dazu gehören Nickel-56, Kobalt-56, Eisen-56, ... Kürzlich wurde sogar Titan in situ entdeckt, was unseren Glauben an die allgemeine Richtigkeit des von Kyle Kanos erwähnten theoretischen Bildes bestärkt.

Eisen-60 ist schwieriger, weil es sowohl selten ist (in der Größenordnung von$10^{-7}$von der Fülle von$^{56}\mathrm{Fe}$) und schwach in seiner Emission, so dass bisher noch kein in situ Nachweis erfolgt ist. Doch das INTEGRAL-Teleskop hat es geschafft, die zu entdecken$\gamma$-Strahlenlinie vor seinem Zerfall. Dies ist eine integrierte Messung über den größten Teil des Himmels, da, wie ich bereits sagte, jede Quelle in der Galaxie wahrscheinlich zu schwach ist, um einzeln entdeckt zu werden, aber ihre Summe erzeugt einen kumulativen Effekt, der beobachtet werden kann. Das ist das Beste, was heutzutage möglich ist.

$^{60}\mathrm{Fe}$hat eine ähnliche Bedeutung wie die häufiger vorkommenden$\gamma$-ray brillantes Isotop$^{26}\mathrm{Al}$. Wikipedia hat einen guten Artikel darüber, der Ihr Wissen ergänzen kann$^{56}\mathrm{Fe}$.