Pa 30, resto di SN 1181: Gemini North rivela che i suoi filamenti, simili a un fuoco d’artificio, sono catene di nodi

Una stella nuova in Cassiopea

Tra il 4 e il 6 agosto 1181 alcuni osservatori hanno notato in Cassiopea una stella dove prima non ne brillava nessuna. È rimasta visibile per 185 giorni e ne parlano otto testi distinti; poiché questi resoconti indipendenti concordano, sappiamo con sicurezza quando è comparsa e, a grandi linee, dove.

SN 1181 è una delle sole cinque supernove della nostra Galassia ben documentate prima dell’invenzione del telescopio. Un’esplosione di quella portata dovrebbe lasciare una nube di detriti in espansione, e gli astronomi l’hanno cercata. Per molto tempo il candidato favorito è stato il resto 3C 58, ma la sua età stimata mette seriamente in dubbio l’associazione. Così SN 1181 restava l’unica supernova storica dell’ultimo millennio senza un resto confermato.

La stella sopravvissuta alla propria esplosione

Pa 30 è stato scoperto solo nel 2013, e non da un professionista. Lo ha individuato l’astrofilo statunitense Dana Patchick mentre cercava nebulose planetarie nei dati infrarossi del satellite WISE: era la trentesima nebulosa da lui trovata, da qui il numero nel nome.

Nel 2021 un gruppo guidato da Andreas Ritter lo ha collegato a SN 1181. Il gas di Pa 30 si muove a circa 1100 km/s, e a quella velocità la nube avrebbe impiegato un migliaio di anni per raggiungere le dimensioni attuali. Anche la posizione corrisponde, entro 3,5 gradi, a quella riportata nei resoconti cinesi e giapponesi.

Ciò che rende unico Pa 30 è la stella al centro, IRAS 00500+6713. Ha una temperatura superficiale di circa 200.000 kelvin e genera un vento stellare di circa 16.000 km/s. Sia la stella sia la nube sembrano prive di idrogeno e di elio. Questa composizione è coerente con la fusione di due nane bianche, i densi nuclei residui delle stelle simili al Sole. Una fusione del genere può innescare una supernova di tipo Iax: una normale esplosione di tipo Ia distrugge completamente la nana bianca che esplode, mentre un’esplosione di tipo Iax è più debole e incompleta, e lascia in vita una stella. Pa 30 è l’unico resto di tipo Iax conosciuto nella Via Lattea.

Fuochi d’artificio fatti di nodi

Immagini precedenti, riprese nella luce dello zolfo ionizzato, mostravano una nube larga circa 170 secondi d’arco (poco meno di tre primi d’arco, un decimo del diametro della Luna piena), attraversata da decine di filamenti rettilinei che puntano tutti verso la stella centrale. È per questa disposizione che Pa 30 viene paragonato a un fuoco d’artificio.

Le nuove immagini, analizzate da un gruppo guidato da Timothy Cunningham e Ilaria Caiazzo, sono state ottenute con lo spettrografo GMOS di Gemini North. Rivelano circa dieci volte più filamenti di quanti ne avessero trovati gli studi precedenti e mostrano che i filamenti non sono strisce continue, ma file di piccoli nodi, come perle infilate su un filo. Si stima che un nodo tipico misuri circa 100 miliardi di chilometri di diametro, alcune centinaia di volte la distanza tra la Terra e il Sole. Le immagini mostrano anche, per la prima volta, che il debole bagliore dell’ossigeno proviene dagli stessi filamenti che emettono la luce dello zolfo.

I nodi sono importanti perché un flusso perfettamente uniforme non formerebbe addensamenti. Una catena di nodi fa pensare che il gas intorno alla stella presentasse variazioni di temperatura o di densità, e che queste abbiano frammentato i detriti mentre si espandevano verso l’esterno. Come si siano formati i filamenti è ancora oggetto di dibattito; d’ora in poi qualsiasi modello dovrà riprodurre anche i nodi.

Il gruppo ha anche scoperto che il centro geometrico della nebulosa coincide con la stella. Un’esplosione asimmetrica avrebbe spinto la stella superstite fuori centro; poiché la stella si trova ancora al centro, un’eventuale spinta laterale non può averle impresso più di circa 100 km/s, segno di un’esplosione piuttosto simmetrica.

Dove si trova Pa 30 e perché è un soggetto per l’astrofotografia

Pa 30 si trova in Cassiopea, ad ascensione retta 0h 53m 11s e declinazione +67° 30′. Con questa declinazione non tramonta mai a latitudini superiori a circa 22,5°N: dall’Europa e da gran parte del Nord America è sempre sopra l’orizzonte, e raggiunge la massima altezza verso mezzanotte all’inizio di ottobre, in serata a novembre e dicembre e all’imbrunire a gennaio. A sud di circa 22,5°S non sorge mai. Dista circa 7500 anni luce (2,3 kiloparsec).

Non sembra che sia mai stata pubblicata una magnitudine visuale della nebulosa, e le immagini dettagliate dei suoi filamenti sono state ottenute con telescopi professionali dotati di filtri a banda stretta, le più recenti con Gemini North. È un soggetto per lunghe esposizioni a banda stretta, non per l’osservazione visuale all’oculare.