Pa 30, остаток SN 1181: телескоп Джемини-Север нашёл узлы в волокнах, похожих на фейерверк

Незнакомая звезда в Кассиопее

Где-то между 4 и 6 августа 1181 года наблюдатели заметили в Кассиопее звезду, которой прежде там не было. Она оставалась видимой 185 дней, и о ней сообщают восемь разных текстов. Эти независимые свидетельства согласуются друг с другом, поэтому мы надёжно знаем, когда появилась звезда, и приблизительно — где.

SN 1181 — одна из всего пяти хорошо задокументированных сверхновых в нашей Галактике, вспыхнувших до изобретения телескопа. Взрыв такого масштаба должен оставить после себя расширяющееся облако выброшенного вещества, и астрономы принялись его искать. Долгое время главным кандидатом считался остаток 3C 58, однако оценки его возраста ставят это отождествление под серьёзное сомнение. Поэтому SN 1181 оставалась единственной исторической сверхновой последнего тысячелетия, у которой не было подтверждённого остатка.

Звезда, пережившая собственный взрыв

Туманность Pa 30 открыли лишь в 2013 году, причём не профессиональные астрономы. Американский любитель астрономии Дана Патчик заметил её, когда искал планетарные туманности в инфракрасных данных спутника WISE. Это была тридцатая найденная им туманность — отсюда число в названии.

В 2021 году группа под руководством Андреаса Риттера связала Pa 30 с SN 1181. Газ туманности движется со скоростью около 1100 км/с, и при такой скорости облаку понадобилась бы примерно тысяча лет, чтобы разрастись до нынешних размеров. К тому же положение туманности совпадает с местом, указанным в китайских и японских записях, с точностью до 3,5 градуса.

Уникальной Pa 30 делает звезда в центре туманности — IRAS 00500+6713. Температура её поверхности — около 200 000 кельвинов, а звёздный ветер, который она испускает, несётся со скоростью около 16 000 км/с. По-видимому, ни в звезде, ни в окружающем её облаке нет ни водорода, ни гелия. Такой состав согласуется со слиянием двух белых карликов — плотных ядер, которые остаются от звёзд, подобных Солнцу. Подобное слияние может вызвать сверхновую типа Iax. При обычном взрыве типа Ia белый карлик разрушается полностью, а более слабый взрыв типа Iax разрушает его лишь частично, поэтому звезда выживает. Pa 30 — единственный известный остаток сверхновой типа Iax в Млечном Пути.

Фейерверк из узлов

На прежних снимках в свете ионизованной серы облако имело поперечник около 170 угловых секунд (чуть меньше трёх угловых минут, то есть десятая часть поперечника полной Луны). Его пронизывали десятки прямых волокон, и все они сходились к центральной звезде. Из-за этого рисунка Pa 30 и сравнивают с фейерверком.

Новые снимки получены спектрографом GMOS на телескопе Джемини-Север, а проанализировала их группа под руководством Тимоти Каннингема и Иларии Кайаццо. Волокон на них примерно в десять раз больше, чем удавалось различить в прежних работах, и это не гладкие полосы, а цепочки маленьких узлов, нанизанных, как бусины на нитку. Поперечник типичного узла оценивается примерно в 100 миллиардов километров — в несколько сотен раз больше расстояния от Земли до Солнца. Кроме того, снимки впервые показали, что слабое свечение кислорода исходит от тех же волокон, что и излучение серы.

Почему узлы так важны? Идеально равномерный поток вещества оставался бы гладким. Цепочки узлов позволяют предположить, что газ вокруг звезды был неоднороден по температуре или плотности и эти неоднородности разбили выброшенное вещество на сгустки, пока оно разлеталось от звезды. Как вообще образовались волокна, учёные до сих пор спорят, но теперь любая модель должна объяснить и узлы.

Группа также установила, что геометрический центр туманности совпадает со звездой. Несимметричный взрыв отбросил бы уцелевшую звезду от центра. Раз она по-прежнему находится в центре, боковой толчок, если он и был, придал ей скорость, не превышающую примерно 100 км/с, а это указывает на довольно симметричную вспышку.

Где находится Pa 30 и почему её снимают, а не разглядывают

Туманность Pa 30 находится в Кассиопее: прямое восхождение 0 ч 53 мин 11 с, склонение +67° 30′. При таком склонении она не заходит нигде севернее примерно 22,5° с. ш., поэтому в Европе и на большей части Северной Америки она всегда над горизонтом. Выше всего туманность поднимается около полуночи в начале октября, вечером — в ноябре и декабре и с наступлением темноты — в январе. Южнее примерно 22,5° ю. ш. она не восходит вовсе. Расстояние до неё — около 7500 световых лет (2,3 килопарсека).

Визуальная звёздная величина туманности, по-видимому, нигде не опубликована, а подробные снимки её волокон получены на профессиональных телескопах с узкополосными фильтрами, самые свежие — на телескопе Джемини-Север. Это цель для узкополосной съёмки с длинной выдержкой, а не для визуальных наблюдений в окуляр.