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Supernova Light Echoes as a Probe to Supernova Physics and the Interstellar Medium

Besel, Marc-André

German Title: Supernova Lichtechos als Methode zur Untersuchung von Supernova Physik und des Interstellaren Medium

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Abstract

Echoes of supernova explosions are a spectacular and valuable phenomenon in astronomy. The reflected light contains spectral information from the explosion and allows precise characterization of the supernova, even if it already appened several hundred years ago. The echo also contains information about the reflecting and emitting dust, enabling detailed studies on the physics of pristine interstellar material. This work focuses on three topics within this framework of supernova explosions, their light echoes and the interstellar medium. First, I use optical and infrared surveys to identify echoes from supernovae. While the search for scattered light echoes from Kepler’s supernova proved unsuccessful until now, I developed a new approach to systematically search for infrared echoes using WISE data. This new technique allows the identification of light echo candidates from several historical supernova remnants. The echoing material could be associated with the densest parts of the cold neutral medium. A comparisons with theoretical studies reveals the fractal structure of the interstellar medium and its underlying turbulent flows. Finally, I concentrate on the dust content of Cassiopeia A. With the aid of new far infrared data, an unshocked dust component is identified within the reverse shock region of the remnant. These observations confirm that Type IIb supernovae initially produce dust, but directly show their mechanism and efficiency of dust destruction.

Translation of abstract (German)

Lichtechos von Supernova Explosionen sind ein spektakuläres und nützliches Phänomen in der Astronomie. Das reflektierte Licht enthält die spektrale Signatur der Explosion und erlaubt eine präzise Charakterisierung der Supernova, auch mehrere hundert Jahre nach dem eigentlichen Ereignis. Weiterhin enthalten Lichtechos Informationen über die Eigenschaften des reflektierenden und emittierenden Staubes. Dies erlaubt detaillierte Studien über das ungestörte interstellare Medium. Diese Arbeit konzentriert sich auf drei Teilaspekte von Supernova Explosionen, ihrer Echos und des interstellaren Mediums. Im ersten Teil dieser Arbeit gehe ich auf Studien im optischen und infraroten Frequenzbereich ein. Während die Suche nach optischen Lichtechos von Kepler’s Supernova bislang keine eindeutigen Ergebnisse brachte, wurde in dieser Arbeit eine neue Methode zur systematischen Suche nach Infrarot-Echos anhand von WISE Daten entwickelt. Mit diesem Verfahren konnten Lichtecho Kandidaten mehrerer historischer Supernovaüberreste gefunden werden. Zudem konnten die Gebiete in denen ein Echo hervorgerufen wird, mit den Orten größter Dichte des kalten neutralen Mediums assoziiert werden. Vergleiche der Beobachtungen mit theoretischen Studien enthüllen die fraktale Struktur des interstellaren Mediums und seiner zugrundeliegenden turbulenten Flüsse. Weiterhin konzentriere ich mich auf eine Untersuchung des Staubgehaltes von Cassiopeia A. Mit Hilfe von Ferninfrarot Daten kann eine ungestörte Staubkomponente innerhalb der rückwärtig gerichteten Schockwelle der Supernova ausgemacht werden. Diese Beobachtungen zeigen, dass Typ IIb Supernovae zwar anfangs Staub produzieren, aber auch einen effektiven Mechanismus zur anschließenden Staubzerstörung besitzen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Henning, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 23 July 2012
Date Deposited: 31 Jul 2012 14:24
Date: 2012
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Supernova, Cassiopeia A, Interstellare Materie
Uncontrolled Keywords: Lichtecho , Interstellares Medium , ISM , StaubSupernova , light echo , Cassiopeia A , Interstellar Medium , ISM , dust
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