@phdthesis{Boyer2015,
  author    = {Boyer, Sonja},
  title     = {Morphologische und spektroskopische Untersuchungen von Supernova-{\"U}berresten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119108},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Bis heute ist nicht bekannt, in welcher Umgebung die schwersten Elemente durch Neutroneneinfangprozesse entstehen. Es gibt zwei m{\"o}gliche Szenarien, die in der Literatur diskutiert werden: Supernova-Explosionen und Neutronensternverschmelzungen. Beide tragen zur Elementproduktion bei. Welches Szenario aber die dominierende Umgebung ist, bleibt umstritten. Mehrere Fakten sprechen f{\"u}r Supernova-Explosionen als Entstehungsorte: Wenn ein massereicher Stern kollabiert und anschließend explodiert, sind die Temperatur und die Dichte so hoch, dass Neutronen von den bereits bestehenden Elementen eingefangen und angelagert werden k{\"o}nnen. Obwohl in Simulationen mit kugelsymmetrischen Modellen nur protonen- reiche Ausw{\"u}rfe entstehen, kann es in asymmetrischen Explosionen aufgrund der Rotation und der Magnetfelder vermutlich zu einem neutronenreichen Auswurf kommen. Dieser ist hoch genug, dass der schnelle Neutroneneinfang auftreten kann. In dieser Arbeit habe ich daher die {\"U}berreste solcher Explosionen untersucht, um nach Asymmetrien und ihren m{\"o}glichen Auswirkungen auf die Element-Entstehung und Verteilung zu suchen. Daf{\"u}r wurden die beiden Supernova-{\"U}berreste CTB 109 und RCW 103 ausgew{\"a}hlt. CTB 109 besitzt im Zentrum einen anomale R{\"o}ntgenpulsar, also einen Neutronenstern mit hohem Magnetfeld und starker Rotation, die durch Asymmetrien hervorgerufen worden sein k{\"o}nnten. Auch RCW 103 hat vermutlich einen solchen Pulsar als zentrale Quelle. Beide {\"U}berreste sind noch recht jung und befinden sich in ihrer Sedov-Taylor Phase. Die Distanz zur Erde betr{\"a}gt f{\"u}r beide {\"U}berreste ungef{\"a}hr 3 kpc, womit sie in der n{\"a}heren Umgebung der Erde zu finden sind. Die Elemente bis zur Eisengruppe haben ihre bekanntesten Linien im Bereich der R{\"o}ntgenstrahlung. Deswegen wurden f{\"u}r diese Arbeit archivierte Daten des Satelliten XMM-Newton ausgew{\"a}hlt und die Spektren in definierten Regionen in den bei- den Supernova-{\"U}berresten mit den EPIC MOS-Kameras ausgewertet. Die heutigen R{\"o}ntgensatelliten haben jedoch keine ausreichende Sensitivit{\"a}t, um die schwersten Elemente zu detektieren. In den Spektren der beiden {\"U}berreste wurden deshalb vorwiegend die Elemente Silizium und Magnesium gefunden, in CTB 109 auch Neon. Elemente mit h{\"o}heren Massezahlen konnten leider nicht signifikant aus dem Hintergrund herausgefiltert werden. Deutlich sind die Peaks der drei Elementen sichtbar, aber auch Schwefel ist in den Regionen mit hohen Z{\"a}hlraten zu entdecken. F{\"u}r bei- de Supernova-{\"U}berreste wurde der beste Fit mit dem Modell vpshock gefunden. In diesem Modell wird ein Plasma angenommen, das bei konstanter Temperatur plan-parallel geschockt wird. Um diesen Fit zu erzielen wurden die Parameter f{\"u}r die Elemente Fe, S, Si, Mg, O und Ne variiert. Die restlichen Elemente wurden auf die solare H{\"a}ufigkeit festgelegt. Bei CTB 109 befinden sich die Temperaturen (kT) in den Regionen mit hohen Z{\"a}hlraten im Bereich zwischen 0.6 und 0.7 keV und liegen damit im selben Bereich, der bereits mit anderen Teleskopen f{\"u}r CTB 109 gefunden wurde. In den Regionen mit niedrigen Z{\"a}hlraten liegen die Temperaturen etwas tiefer mit 0.3-0.4 keV. Im Supernova-{\"U}berrest RCW 103 wurde nur eine Region mit hoher Z{\"a}hlrate analysiert und eine Temperatur von 0.57 keV gefunden, w{\"a}hrend in der Region mit niedriger Z{\"a}hlrate die Temperatur kT = 0.36 ± 0.08 keV betr{\"a}gt. Beide Werte passen zu den Werten in CTB 109. Die einzelnen Elementlinien wurden zus{\"a}tzlich mit einer Gauß-Verteilung angepasst und die Fl{\"u}sse ermittelt. Diese wurden in Intensit{\"a}tskarten aufgetragen, in denen die unterschiedlichen Verteilungen der Elemente {\"u}ber den Supernova-{\"U}berrest zu sehen sind. W{\"a}hrend Silizium in einigen wenigen Regionen geklumpt auftritt, ist Magnesium {\"u}ber die {\"U}berreste verteilt und hat in einigen Regionen h{\"o}here Werte als Silizium. Das l{\"a}sst den Schluss zu, dass die beiden Elemente auf unterschiedliche Weise aus der Explosion herausgeschleudert wurden. Die Verteilung ist hier durchaus asymmetrisch, es ist jedoch nicht m{\"o}glich dies auf eine asymmetrische Explosion der Supernova zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Daf{\"u}r m{\"u}ssen mehr als zwei Supernova-{\"U}berreste mit dieser Methode untersucht werden und mit einer noch nicht vorhandenen Theorie zur Verteilung der Elemente in {\"U}berresten verglichen werden. Im direkten Vergleich der beiden bisher untersuchten Supernova-{\"U}berreste CTB 109 und RCW 103 sieht man, dass die beiden {\"U}berreste sich sehr in der Temperatur und der Verteilung der Elemente {\"a}hneln. Das l{\"a}sst auf eine einheitliche Ausbreitung der Elemente innerhalb der Supernova-{\"U}berreste schließen. Silizium wird aufgrund der Explosion in fingerartigen Strukturen, die Rayleigh-Taylor-Instabilit{\"a}ten, nach außen transportiert. Dabei bildet es Klumpen, die mit den weiter außen liegenden Schalen reagieren. Magnesium und Neon hingegen werden haupts{\"a}chlich in den Brennphasen vor der Explosion und in den {\"a}ußeren Schichten des Sterns, der Zwiebelschalenstruktur, produziert. Dadurch ist eine ausgedehnte Verteilung zu er- warten. Diese Verteilungen der drei Elemente ist in dieser Arbeit best{\"a}tigt worden. W{\"a}hrend Magnesium und Neon {\"u}ber den gesamten {\"U}berrest hohe Fl{\"u}sse aufweisen, ist Silizium sehr lokal im Lobe von CTB 109 und im hellen S{\"u}den von RCW 103 zu finden. Mit zuk{\"u}nftigen R{\"o}ntgenteleskopen, die eine h{\"o}here r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung erm{\"o}glichen, k{\"o}nnten die beobachteten Zusammenh{\"a}nge zwischen der asymmetrischen Elementverteilung im Supernova{\"u}berrest und den Mechanismen der Elemententstehung in der Supernova weiter untersucht werden.},
  subject      = {Supernova{\"u}berrest},
  language  = {de}
}