Als Astronomen begannen herauszufinden, wie Sterne sterben, erwarteten sie, dass die Masse der Überreste, ob weiße Zwerge, Neutronensterne oder Schwarze Löcher, im Wesentlichen kontinuierlich sein sollte. Mit anderen Worten, es sollte eine gleichmäßige Verteilung der Restmassen von einem Bruchteil einer Sonnenmasse bis zum fast 100-fachen der Sonnenmasse geben. Beobachtungen haben jedoch eine deutliche gezeigt Mangel von Objekten an der Grenze von Neutronensternen und Schwarzen Löchern mit einem Gewicht von 2-5 Sonnenmassen. Wo sind sie alle hingegangen und was könnte dies über die Explosionen bedeuten, die solche Objekte erzeugen?
Die Lücke wurde erstmals 1998 festgestellt und ursprünglich auf fehlende Beobachtungen von Schwarzen Löchern zu dieser Zeit zurückgeführt. Aber in den letzten 13 Jahren hat sich die Lücke gehalten.
Um dies zu erklären, wurde eine neue Studie von einem Team von Astronomen unter der Leitung von Krzystof Belczynski an der Universität Warschau durchgeführt. Nach den jüngsten Beobachtungen ging das Team davon aus, dass der Mangel nicht durch fehlende Beobachtungen oder Auswahleffekte verursacht wurde, sondern dass es einfach nicht viele Objekte in diesem Massenbereich gab.
Stattdessen untersuchte das Team die Motoren von Supernovae, die solche Objekte erzeugen würden. Es wird erwartet, dass Sterne mit weniger als ~ 20 Sonnenmassen in Supernovae explodieren und Neutronensterne zurücklassen, während Sterne mit mehr als 40 Sonnenmassen direkt in schwarze Löcher mit wenig bis gar keiner Fanfare kollabieren sollten. Es wurde erwartet, dass Sterne zwischen diesen Bereichen diese Lücke von 2-5 Überresten der Sonnenmasse füllen.
Die neue Studie schlägt vor, dass die Lücke durch einen launischen Schalter im Supernova-Explosionsprozess erzeugt wird. Im Allgemeinen treten Supernovae auf, wenn die Kerne mit Eisen gefüllt sind, das durch Fusion keine Energie mehr erzeugen kann. In diesem Fall verschwindet der Druck, der die Masse des Sterns stützt, und die äußeren Schichten fallen auf den immens dichten Kern. Dies erzeugt eine Stoßwelle, die vom Kern reflektiert wird und nach außen stürzt, gegen mehr kollabierendes Material schlägt und eine Pattsituation erzeugt, in der der Druck nach außen das einfallende Material ausgleicht. Damit die Supernova fortschreitet, benötigt diese nach außen gerichtete Stoßwelle einen zusätzlichen Schub.
Während sich die Astronomen nicht darüber einig sind, was genau diese Wiederbelebung verursachen könnte, schlagen einige vor, dass sie als Kern erzeugt wird, der auf Hunderte von Milliarden Grad überhitzt ist und Neutrinos emittiert. Unter normalen Dichten bewegen sich diese Partikel direkt an der meisten Materie vorbei, aber in den superdichten Regionen innerhalb der Supernova werden viele eingefangen, erwärmen das Material und treiben die Stoßwelle zurück, um das Ereignis zu erzeugen, das wir als Supernova beobachten.
Unabhängig von den Ursachen schlägt das Team vor, dass dieser Punkt für die endgültige Masse des Objekts entscheidend ist. Wenn es explodiert, geht ein Großteil der Masse des Vorläufers verloren und drückt ihn in Richtung eines Neutronensterns. Wenn es nicht nach außen drückt, kollabiert das Material und tritt in den Ereignishorizont ein, sammelt sich an Masse und treibt die endgültige Masse nach oben. Es ist ein Alles-oder-Nichts-Moment.
Und Moment ist eine gute Beschreibung, wie schnell dies geschieht. Beim die meistenAstronomen schlagen vor, dass dieses Zusammenspiel zwischen dem äußeren Schock und dem inneren Zusammenbruch eine einzige Sekunde dauert. Andere Modelle legen die Zeitskala auf eine Zehntelsekunde. Die neue Studie stellt fest, dass die Lücke in den resultierenden Objekten umso ausgeprägter ist, je schneller die Entscheidung getroffen wird. Insofern kann die Tatsache, dass die Lücke besteht, als Beweis dafür angesehen werden, dass es sich um eine Entscheidung in Sekundenbruchteilen handelt.
