English Title: Infrared emission from the SN 1987A after 11 years

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Abstract

Anhand von Beobachtungen der SN 1987A im mittleren Infrarot, die mit dem Infrared Space Observatory (ISO) 11 Jahre nach dem Supernovaausbruch durchgefuehrt wurden, wird die moegliche Staubemisson der in der Supernova gebildeten Kondensate und der schon vorher vorhandenen zirkumstellaren Staubteilchen untersucht. Hierfuer wird ein Staubmodell verwendet, das das Temperaturverhalten sphaerischer Staubteilchen bei stochastischer Erwaermung durch Photonen und/oder Stoesse in einem heissen Gas realistisch beschreibt. Die Ausdehnung und Form der Quelle sowie die absoluten Koordinaten, die akkurat relativ zu einem im Beobachtungsfeld befindlichen Stern bestimmt werden, deuten darauf hin, dass es sich vorwiegend um zirkumstellare Emission handelt. Eine natuerliche Erklaerung der gemessenen Fluesse stellt die Emission von Staubteilchen dar, die durch Stoesse im Gas hinter der aeusseren Stosswelle erwaermt werden. Verglichen mit Roentgenmessungen betraegt das Staub-Gas-Massenverhaeltnis lediglich ~0.01 Dieses geringe Staubvorkommen kann zum grossen Teil auf Verdampfung zirkumstellarer Staubteilchen zu Beginn der Supernovaexplosion und auf Prozesse wie Sputtering hinter der Stosswelle zurueckgefuehrt werden. Die oberen Grenzwerte der Staubmassen an sphaerischen Supernovakondensaten aus Silikat, Graphit, Siliziumkarbid und Eisen, die mit klumpigem radioaktiven Material aus der Supernovaexplosion miteinander vermengt sind und vorwiegend im mittleren Infrarot emittieren, sind 7x10^{-7}, 1.5x10^{-6}, 1.5x10^{-3} und 3x10^{-4} Sonnenmassen.

Translation of abstract (English)

Measurements of the mid-infrared (MIR) emission from SN 1987A, made using the Infrared Space Observatory (ISO) 11 years after the outburst, are used to investigate potential emissions from dust condensates in the supernova ejecta and from pre-existing grains in the circumstellar medium. The MIR emission is modelled in terms of stochastic heating through photon absorption and/or collisions in a hot gas. Both the derived angular size and shape of the source, and it's position (accurately determined using offsets from an infrared emitting star) suggest a predominantly circumstellar origin for the emission. Stochastic emission from collisionally heated grains in the shocked gas downstream of the blastwave provides a natural explanation for the amplitude and colours of the MIR measurements. Comparison with X-ray observations yields a dust-to-gas ratio of ~0.01 by mass. This low dust abundance can be largely attributed to evaporation of circumstellar grains in the UV flash of the supernova outburst and sputtering in the shocked gas. Upper limits derived for the mass of supernova condensates mixed with clumpy ejected radioactive nucleosynthesis products (and emitting mainly in the MIR) are 7x10^{-7}, 1.5x10^{-6}, 1.5x10^{-3} and 3x10^{-4} solar masses for spherical grains composed of Silicate, Graphite, Silicon Carbide and Iron, respectively.