Abstract
Stars of ~ 8-100 M⊙ end their lives as core-collapse supernovae (SNe). In the process they emit a powerful burst of neutrinos, produce a variety of elements, and leave behind either a neutron star or a black hole. The wide mass range for SN progenitors results in diverse neutrino signals, explosion energies, and nucleosynthesis products. A major mechanism to produce nuclei heavier than iron is rapid neutron capture, or the r process. This process may be connected to SNe in several ways. A brief review is presented on current understanding of neutrino emission, explosion, and nucleosynthesis of SNe.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
S. Borsanyi, S. Durr, Z. Fodor, C. Hoelbling, S. D. Katz, S. Krieg, L. Lellouch, T. Lippert, A. Portelli, K. K. Szabo, and B. C. Toth, Science 347, 1452 (2015).
F. Käppeler, R. Gallino, S. Bisterzo, and W. Aoki, Rev. Mod. Phys. 83, 157 (2011).
Y. Z. Qian, Prog. Particle Nucl. Phys. 50, 153 (2003).
Y. Qian, and G. Wasserburg, Phys. Rep. 442, 237 (2007).
M. Arnould, S. Goriely, and K. Takahashi, Phys. Rep. 450, 97 (2007).
Y. Z. Qian, J. Phys. G-Nucl. Part. Phys. 41, 044002 (2014).
W. Baade, and F. Zwicky, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 20, 259 (1934).
W. Baade, and F. Zwicky, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 20, 254 (1934).
H. A. Bethe, and J. R. Wilson, Astrophys. J. 295, 14 (1985).
R. Mayle, and J. R. Wilson, Astrophys. J. 334, 909 (1988).
F. S. Kitaura, H. T. Janka, and W. Hillebrandt, Astron. Astrophys. 450, 345 (2006).
T. Fischer, S. C. Whitehouse, A. Mezzacappa, F. K. Thielemann, and M. Liebendörfer, Astron. Astrophys. 517, A80 (2010).
H. T. Janka, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 62, 407 (2012).
A. I. MacFadyen, and S. E. Woosley, Astrophys. J. 524, 262 (1999).
K. Hirata, T. Kajita, M. Koshiba, M. Nakahata, Y. Oyama, N. Sato, A. Suzuki, M. Takita, Y. Totsuka, T. Kifune, T. Suda, K. Takahashi, T. Tanimori, K. Miyano, M. Yamada, E. W. Beier, L. R. Feldscher, S. B. Kim, A. K. Mann, F. M. Newcomer, R. Van, W. Zhang, and B. G. Cortez, Phys. Rev. Lett. 58, 1490 (1987).
R. M. Bionta, G. Blewitt, C. B. Bratton, D. Casper, A. Ciocio, R. Claus, B. Cortez, M. Crouch, S. T. Dye, S. Errede, G. W. Foster, W. Gajewski, K. S. Ganezer, M. Goldhaber, T. J. Haines, T. W. Jones, D. Kielczewska, W. R. Kropp, J. G. Learned, J. M. LoSecco, J. Matthews, R. Miller, M. S. Mudan, H. S. Park, L. R. Price, F. Reines, J. Schultz, S. Seidel, E. Shumard, D. Sinclair, H. W. Sobel, J. L. Stone, L. R. Sulak, R. Svoboda, G. Thornton, J. C. van der Velde, and C. Wuest, Phys. Rev. Lett. 58, 1494 (1987).
M. R. Wu, Y. Z. Qian, G. Martínez-Pinedo, T. Fischer, and L. Huther, Phys. Rev. D 91, 065016 (2015).
T. Fischer, S. C. Whitehouse, A. Mezzacappa, F. K. Thielemann, and M. Liebendoörfer, Astron. Astrophys. 499, 1 (2009).
R. Popham, S. E. Woosley, and C. Fryer, Astrophys. J. 518, 356 (1999).
Y. Z. Qian, G. M. Fuller, G. J. Mathews, R. W. Mayle, J. R. Wilson, and S. E. Woosley, Phys. Rev. Lett. 71, 1965 (1993).
Y. Z. Qian, and S. E. Woosley, Astrophys. J. 471, 331 (1996).
S. E. Woosley, J. R. Wilson, G. J. Mathews, R. D. Hoffman, and B. S. Meyer, Astrophys. J. 433, 229 (1994).
L. Hüdepohl, B. Müller, H. T. Janka, A. Marek, and G. G. Raffelt, Phys. Rev. Lett. 104, 251101 (2010).
G. Martínez-Pinedo, T. Fischer, A. Lohs, and L. Huther, Phys. Rev. Lett. 109, 251104 (2012).
L. F. Roberts, S. Reddy, and G. Shen, Phys. Rev. C 86, 065803 (2012).
J. Witti, H. T. Janka, and K. Takahashi, Astron. Astrophys. 286, 841 (1994).
J. Witti, H. T. Janka, and K. Takahashi, Astron. Astrophys. 286, 857 (1994).
R. D. Hoffman, S. E. Woosley, and Y. Z. Qian, Astrophys. J. 482, 951 (1997).
S.Wanajo, T. Kajino, G. J. Mathews, and K. Otsuki, Astrophys. J. 554, 578 (2001).
T. A. Thompson, A. Burrows, and B. S. Meyer, Astrophys. J. 562, 887 (2001).
L. F. Roberts, S. E. Woosley, and R. D. Hoffman, Astrophys. J. 722, 954 (2010).
S. E. Woosley, and R. D. Hoffman, Astrophys. J. 395, 202 (1992).
S. Wanajo, Astrophys. J. 770, L22 (2013).
R. I. Epstein, S. A. Colgate, and W. C. Haxton, Phys. Rev. Lett. 61, 2038 (1988).
S. E. Woosley, D. H. Hartmann, R. D. Hoffman, and W. C. Haxton, Astrophys. J. 356, 272 (1990).
P. Banerjee, W. C. Haxton, and Y. Z. Qian, Phys. Rev. Lett. 106, 201104 (2011).
P. Banerjee, Y.-Z. Qian, A. Heger, and W. C. Haxton, EPJ Web. Conf. 109, 06001 (2016).
J. M. Lattimer, F. Mackie, D. G. Ravenhall, and D. N. Schramm, Astrophys. J. 213, 225 (1977).
O. Korobkin, S. Rosswog, A. Arcones, and C. Winteler, Mon. Not. R. Astron. Soc. 426, 1940 (2012).
A. Bauswein, S. Goriely, and H. T. Janka, Astrophys. J. 773, 78 (2013).
O. Just, A. Bauswein, R. A. Pulpillo, S. Goriely, and H. T. Janka, Mon. Not. R. Astron. Soc. 448, 541 (2015).
B. P. Abbott, et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 119, (2017).
S. J. Smartt, T.W. Chen, A. Jerkstrand, M. Coughlin, E. Kankare, S. A. Sim, M. Fraser, C. Inserra, K. Maguire, K. C. Chambers, M. E. Huber, T. Krühler, G. Leloudas, M. Magee, L. J. Shingles, K. W. Smith, D. R. Young, J. Tonry, R. Kotak, A. Gal-Yam, J. D. Lyman, D. S. Homan, C. Agliozzo, J. P. Anderson, C. R. Angus, C. Ashall, C. Barbarino, F. E. Bauer, M. Berton, M. T. Botticella, M. Bulla, J. Bulger, G. Cannizzaro, Z. Cano, R. Cartier, A. Cikota, P. Clark, A. De Cia, M. Della Valle, L. Denneau, M. Dennefeld, L. Dessart, G. Dimitriadis, N. Elias-Rosa, R. E. Firth, H. Flewelling, A. Flörs, A. Franckowiak, C. Frohmaier, L. Galbany, S. González-Gaitán, J. Greiner, M. Gromadzki, A. N. Guelbenzu, C. P. Gutiérrez, A. Hamanowicz, L. Hanlon, J. Harmanen, K. E. Heintz, A. Heinze, M. S. Hernandez, S. T. Hodgkin, I. M. Hook, L. Izzo, P. A. James, P. G. Jonker, W. E. Kerzendorf, S. Klose, Z. Kostrzewa-Rutkowska, M. Kowalski, M. Kromer, H. Kuncarayakti, A. Lawrence, T. B. Lowe, E. A. Magnier, I. Manulis, A. Martin-Carrillo, S. Mattila, O. McBrien, A. Müller, J. Nordin, D. ONeill, F. Onori, J. T. Palmerio, A. Pastorello, F. Patat, G. Pignata, P. Podsiadlowski, M. L. Pumo, S. J. Prentice, A. Rau, A. Razza, A. Rest, T. Reynolds, R. Roy, A. J. Ruiter, K. A. Rybicki, L. Salmon, P. Schady, A. S. B. Schultz, T. Schweyer, I. R. Seitenzahl, M. Smith, J. Sollerman, B. Stalder, C. W. Stubbs, M. Sullivan, H. Szegedi, F. Taddia, S. Taubenberger, G. Terreran, B. van Soelen, J. Vos, R. J. Wainscoat, N. A. Walton, C. Waters, H. Weiland, M. Willman, P. Wiseman, D. E. Wright, Wyrzykowski, and O. Yaron, Nature 116, (2017).
D. Kasen, B. Metzger, J. Barnes, E. Quataert, and E. Ramirez-Ruiz, Nature 192, (2017).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Qian, Y. Neutrinos, supernovae, and the origin of the heavy elements. Sci. China Phys. Mech. Astron. 61, 049501 (2018). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9142-2
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-017-9142-2