Сверхновая 1181 года оставила газовые узлы в 10 раз шире орбиты Нептуна

Светящиеся полосы, вырвавшиеся из Pa 30, словно застывший фейерверк, вовсе не являются полосами. Новые снимки телескопа Gemini North на Гавайях показывают, что каждое волокно представляет собой цепочку газовых узлов, нанизанных как жемчуг, и каждый узел достаточно широк, чтобы вместить орбиты всех восьми планет примерно в десять раз.

Это важно, потому что Pa 30 — единственное место в нашей галактике, где астрономы могут изучать остатки редкого, полунеудачного типа звездного взрыва, внутри которого все еще находится выжившая звезда. Узлы — это первый детальный взгляд на то, как эти остатки распались, а положение звезды говорит о том, что взрыв был гораздо более равномерным, чем большинство сверхновых.

Pa 30, вероятно, является остатком «гостевой звезды», которую астрономы в средневековом Китае и Японии, а также арабские источники наблюдали в созвездии Кассиопеи. Сегодня туманность выглядит как головка одуванчика: сфера радиальных волокон вокруг чрезвычайно горячей центральной звезды. Новые наблюдения под руководством Тима Каннингема (Tim Cunningham) из Центра астрофизики (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) и Иларии Кайаццо (Ilaria Caiazzo) из Института науки и технологии Австрии (ISTA) выявили примерно в десять раз больше таких волокон, чем на любом предыдущем изображении.

«Область планет нашей Солнечной системы могла бы поместиться в каждом узле примерно десять раз с запасом», — сказала Кайаццо. «Узлы поразительно однородны. Мы рады попытаться смоделировать их».

Как Gemini North «вытянул» узлы из звездного света

Команда использовала многообъектный спектрограф Gemini (GMOS) на телескопе Gemini North, который находится на высоте более 4200 метров на Мауна-Кеа. Вместо того чтобы собирать весь видимый свет, они применили узкополосные фильтры, пропускающие только свечение определенных атомов: ионизированной серы (красный) и дважды ионизированного кислорода (сине-зеленый). Блокировка всего остального позволяет слабому газу выделяться на фоне плотного звездного поля позади него.

В свете серы количество обнаруженных волокон увеличилось примерно на порядок по сравнению с предыдущими исследованиями. При ближайшем рассмотрении эти волокна оказались не гладкими линиями, а каскадами узлов или сгустков. Снимки в кислороде дали второй результат: первое подтверждение того, что диффузное свечение кислорода, наблюдавшееся ранее, исходит из тех же волокон, что и сера, а не из отдельного облака.

Измерение узлов означало работу на пределе возможностей атмосферы. Медианная ширина волокна серы составила 0,7 угловой секунды, что лишь немного превышает размытие в 0,5 угловой секунды, вызванное воздухом над телескопом в ту ночь. Такое небольшое превышение означает, что волокна частично разрешены, и это подразумевает типичный диаметр узла около 10^16 сантиметров, или примерно 100 миллиардов километров.

Pa 30 в цифрах, которые можно ощутить

Орбита Нептуна имеет диаметр около 9 миллиардов километров, поэтому один узел в Pa 30 охватывает более десяти таких орбит, выложенных бок о бок. Это примерно в 670 раз больше расстояния от Земли до Солнца, и туманность пронизана цепочками таких узлов.

Pa 30 находится примерно в 7500 световых годах от Земли. Это звучит далеко, но гораздо ближе, чем центр Млечного Пути (около 26 000 световых лет), и именно эта близость позволяет увидеть узлы. «Мы можем видеть так много деталей благодаря близости Pa 30 к Земле», — сказала Кайаццо.

Звезда в центре туманности, каталогизированная как IRAS 00500+6713, имеет температуру около 200 000 градусов Цельсия, что более чем в 30 раз горячее поверхности Солнца. Она порождает ветер скоростью около 16 000 километров в секунду, что превышает 5% скорости света. Сверхновая, которая ее создала, — одна из всего пяти в Млечном Пути, наблюдавшихся с Земли до изобретения телескопа.

Звезда, которая так и не получила «пинок»

Большинство сверхновых уничтожают свою звезду или оставляют компактный труп. Pa 30 относится к более редкому классу, называемому Type Iax: менее энергичные, неполные термоядерные взрывы, которые оставляют израненного выжившего, прозванного «зомби-звездой». Исследователи предположили, что этот взрыв начался как столкновение двух белых карликов — плотных остатков звезд размером с Землю, исчерпавших свое топливо. Pa 30 — единственный известный остаток типа Iax в Млечном Пути. Несколько похожих объектов существуют в других галактиках, но это единственный, где телескопы могут увидеть выжившего.

При неравномерных взрывах выжившая звезда получает «пинок», который уносит ее от центра остатков. Снимки Gemini показывают, что центр туманности находится точно там, где находится звезда. Команда установила верхний предел любого бокового «пинка» примерно в 100 километров в секунду, что ничтожно мало по сравнению с собственным ветром звезды.

«Взрывы сохраняют импульс. Если бы сам взрыв был идеально симметричным, выброс также должен быть симметричным, и выжившая звезда не должна получить существенного пинка», — сказала Кайаццо. «Мы практически не видим, чтобы звезда вообще двигалась».

Что узлы не объясняют

Снимки показывают узлы, но не то, что их создало. Исследователи предполагают, что колебания температуры или плотности в газе вокруг звезды могли разбить вытекающие остатки на сгустки, но ни одна модель еще не воспроизвела столь регулярные цепочки. Собственное описание Кайаццо — «поразительно однородны и ждут моделирования» — скорее открытый вопрос, чем ответ.

Измерение размера также опирается на небольшой запас. Волокна лишь немного шире атмосферного размытия, поэтому диаметр узла является выводом из частично разрешенных профилей, а не чистым измерением отдельных узлов. Снимки в кислороде были сделаны в худших условиях, с шириной около 1 угловой секунды, что соответствует самому размытию.

Ограничение на «пинок» относится только к движению поперек неба. Снимки не могут измерить движение к нам или от нас, и более раннее исследование той же группы с помощью Keck Cosmic Web Imager обнаружило больше остатков с одной стороны, чем с другой, вдоль луча зрения, что, по их словам, может указывать на асимметричный взрыв. Согласование этого с звездой, которая почти не сдвинулась вбок, — часть незавершенной работы. Даже связь с исторической сверхновой основана на возрасте, положении и яркости, которые подходят, а не на прямой сигнатуре.

От гостевой звезды к Pa 30

Согласно NOIRLab, восемь отдельных текстов описывают это событие. Наблюдатели впервые заметили новую звезду между 4 и 6 августа 1181 года, и она оставалась видимой в Кассиопее в течение 185 дней. В течение десятилетий астрономы связывали ее с остатком под названием 3C 58, но предполагаемый возраст этого объекта никогда не подходил.

Сама Pa 30 была обнаружена только в 2013 году, когда астроном-любитель Дана Патчик (Dana Patchick) заметил ее в инфракрасных данных NASA от Wide-field Infrared Survey Explorer во время гражданского научного поиска планетарных туманностей. Это была 30-я туманность, которую он нашел. В 2021 году команда под руководством Андреаса Риттера (Andreas Ritter) измерила ударную волну, движущуюся со скоростью около 1100 километров в секунду, и возраст расширения примерно 1000 лет, с положением на небе в пределах 3,5 градусов от китайских и японских сообщений. В 2024 году Каннингем и Кайаццо использовали Keck Cosmic Web Imager, чтобы показать, что остатки движутся наружу почти свободно, что они назвали сильным подтверждением того, что туманность происходит от события 1181 года.

«Надежные исторические записи звездных взрывов охватывают только около тысячи лет. Насколько мы знаем, в нашей галактике вполне могут скрываться подобные остатки», — сказал Каннингем.

Часто задаваемые вопросы о Pa 30 и сверхновой 1181 года

Что такое Pa 30?

Pa 30 — это туманность в созвездии Кассиопеи, находящаяся примерно в 7500 световых годах от нас, состоящая из радиальных волокон газа вокруг очень горячей выжившей звезды. Это вероятный остаток сверхновой, которую китайские, японские и арабские источники зафиксировали в 1181 году.

Можно ли увидеть сверхновую 1181 года сегодня?

Не невооруженным глазом. Взрыв потускнел примерно через шесть месяцев, а его остаток Pa 30 настолько тусклый, что был идентифицирован только в 2013 году в данных инфракрасного обзора. Его волокна видны только на глубоких снимках с больших телескопов, таких как Gemini North.

Что такое сверхновая типа Iax?

Это более слабая, неполная версия термоядерных взрывов, которые уничтожают белые карлики. Вместо того чтобы полностью разорвать звезду, она оставляет поврежденного выжившего, часто называемого зомби-звездой. Pa 30 — единственный известный остаток этого типа в Млечном Пути.

Насколько велики узлы в Pa 30?

В статье оценивается типичный диаметр узла около 10^16 сантиметров, примерно 100 миллиардов километров. По словам команды, область нашей Солнечной системы, содержащая планеты, поместилась бы внутри каждого узла примерно десять раз.

Что дальше

Команда теперь хочет смоделировать, как образовались такие регулярные цепочки узлов. Они также планируют использовать отличительные особенности Pa 30 в качестве шаблона для поиска подобных остатков в Млечном Пути и соседних галактиках. «Астрономия вступила в эру больших данных», — сказал Каннингем. «Наши результаты помогут нам просеивать огромные наборы данных». Исследование было опубликовано 6 октября 2026 года в The Astrophysical Journal.

Ссылка: Cunningham et al., «Detection of Knots in the Type Iax Supernova Remnant Pa 30», The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae9cb2

Теги: астрономия, Gemini North, NOIRLab, Pa 30, SN 1181, белый карлик