Alessandro Chieffi - Landessternwarte Heidelberg-KönigstuhlAlessandro Chieffi Istituto Nazionale di...

19
11th Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC XI) Heidelberg, 19-23 July 2010 Alessandro Chieffi Istituto Nazionale di AstroFisica (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica) & Centre for Stellar and Planetary Astrophysics – Monash University - Australia Email: [email protected] Marco Limongi Istituto Nazionale di AstroFisica (Osservatorio Astronomico di Roma) & Centre for Stellar and Planetary Astrophysics – Monash University - Australia Email: [email protected] The final stages of stellar evolution

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11th Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC XI)

Heidelberg, 19-23 July 2010

Alessandro ChieffiIstituto Nazionale di AstroFisica (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica)

&

Centre for Stellar and Planetary Astrophysics – Monash University - Australia

Email: [email protected]

Marco LimongiIstituto Nazionale di AstroFisica (Osservatorio Astronomico di Roma)

&

Centre for Stellar and Planetary Astrophysics – Monash University - Australia

Email: [email protected]

The final stages of stellar evolution

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H

He

CO

Fe

ZrBa

Th

Zn

Pb

N

Li

Be

B

F

NeSi

S

Ca

Ti

Ar Ni

Kr

Mo Sn

Nd

Yb

Solar chemical composition

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120 MO

12 MO

Si

H

He

C

NeO

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Convective zones

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RSG RSG+WR BSG+WR

WNE

WNL

WCO

BLACK HOLE

NEUTRON STAR

Type II

Type I bc

Final mass

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RSG RSG+WR BSG+WR

WNE

WNL

WCO

BLA

CK

H

OLE

NEUTRON STAR

Type II

Type I bc

Final mass

NEUTRON STAR

Initia

l m

ass

Base

con

vect

ive

enve

lope

H c

onve

ctiv

e co

re

M

HC=0

He

core

He convecti

ve

core

He convective shell

C convective shellOuter border of the explosive burningsFe core

mass

CO core

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Mass Loss in the WNE / WCO phases: Langer89 - Nugis & Lamers 001 foe

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Mass Loss in the WNE / WCO phases: Langer89 - Nugis & Lamers 001 foe

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Which is the role of the advanced burning phases in the yield production?

shape the final mass – radius relation

model the final Ye profile

determine the size of the “Fe” core

influence the explosive yields

Through the extension of the Si convective shell

Determine the C&Ne abundances in the C convective shell

Determine the final abundances of the nuclei produced by the quiescent C burning: i.e. Ne, Na, Mg, Al + weak S process nucleosynthesis

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FRANEC 6.0

Major improvements compared to the release 4.0 (Limongi & Chieffi 2003, Chieffi & Limongi 2004) and 5.0 (Limongi & Chieffi 2006)

- FULL COUPLING of: Physical Structure - Nuclear Burning - + Chemical Mixing (convection, semiconvection, rotation)

- INCLUSION OF ROTATION: Transport of Angular Momentum (Advection/Diffusion)

- MASS LOSS (Enhanced mass loss for RSG phase, Van Loon 2005)

- SOLAR COMPOSITION (Asplund et al. 2009)

- TWO NUCLEAR NETWORKS: 163 isotopes (448 reactions) H/He Burning 282 isotopes (2928 reactions) Advanced Burning

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FRANEC 6: current release 6.100503

f P=4r

4

G M Sg eff−1

dPdM

=−G M

4r4⋅ f P

dMdr

=4r2

d lnT

d lnP

=3 L P

16 acGT 4 M

⋅f Tf p

f T=162 r

4

S2g eff

−1g eff

dL=M

d Y id t

= ∂Y i∂ t nuc ∂∂m [ 4 r2

2D semiDmixDrot

∂ x i∂m ] i=1. ..N

1 systemof M meshes⋅N isotopes5ODEs

ddt

r 2M r=1

r 2∂∂ r [r 4D shear

130r∣U∣

∂ r ]or

ddt

r 2M r=0

ddt

r 2M r=151

r 2∂∂ r

r 4U 1r 2

∂∂ r r4D shear

∂ r 4 ODEsU( Maeder & Zahn 1998)

U(Kippenhahn & Weigert 1990)

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25 MO - Z=ZO

mass

He convective shell

C convective shellsHe c.c.

H c.c.

Log10

(tfinal

-t)

O Si

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25 MO - Z=ZO

mass

He convective shell

O convective shell

Initial equatorial velocity 300 Km/s

Log10

(tfinal

-t)

H c.c.

He c.c. CO Si

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Ye

C

O

Ne

Si

25 MO - Z=ZO O.50

O.45

He

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Ye

C

O

Ne

Si

25 MO - Z=ZO O.50

O.45

He

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25 MO - Z=ZO SiXC SiXSiXCSiXCSiXC OX NeX and CX

Ye

C

O

Ne

Si

M

O.50

O.45