En ny studie använde simuleringar för att undersöka orsakerna till variationer i produktionen av mangan och nickel. Forskningen, publicerad i tidskriften Nature Astronomy den 30 januari avslöjar att blandning mellan utstötningar från den kollapsande kärnan och den omgivande stjärnan styr hur mycket nickel-56 och mangan-56 som bildas.
"Mangan-56 och nickel-56 produceras av neutroninfångningsprocessen, r-processen, under vilken atomkärnor absorberar neutroner tills de når en instabil konfiguration som inte kan fånga mer", säger astrofysikern Matthew Mumpower vid University of Alabama, huvudförfattare till studien. "Absorptionen av neutroner leder snabbt till bildandet av mycket tunga kärnor, men under specifika förhållanden kan kärnorna ta vägar för att kringgå bildningen av mycket instabila kärnor, vilket gör att de kan bilda stabila järngruppskärnor som nickel-56 och mangan- 56."
Nukleosyntesen av mangan-56 och nickel-56 är intressant eftersom dessa grundämnen inte finns i supernova-ejecta i lika stora mängder. Observationer visar att supernovor producerar upp till 10 gånger så mycket nickel-56 som mangan-56. Att förstå ursprunget till detta mangan-56- och nickel-56-förhållande kan hjälpa forskare att förstå supernovornas explosionsmekanism.
Teamets simuleringar följde hur supernovor exploderar samtidigt som de löste kärnfysiken som är involverad i produktionen av element under nukleosyntes. De fann att nyckeln till att förstå förhållandet mellan mangan-56 och nickel-56 ligger i blandningen av två olika lager i presupernovastjärnan.
"Kärnans miljö möjliggör effektiv produktion av nickel-56 och mangan-56 om dessa skikt blandas", säger Mumpower.
Även om det förväntas att blandning sker, är detaljerna i blandningen under explosionen och dess inverkan på den relativa produktionen av mangan-56 och nickel-56 fortfarande osäkra.
"Det vi visade i våra simuleringar är att hur mycket blandning som sker, hur långt ut blandningen sker och tiden under explosionen som blandningen sker är viktiga för att förklara varför produktionen av nickel-56 ofta är betydligt större än produktionen av mangan-56," sa Mumpower. "Det är tydligt att simuleringar som inte behandlar blandningen och nukleosyntesen på ett konsekvent sätt kommer att ge ofullständiga eller felaktiga resultat."
