Астрономы установили, что тусклое межзвёздное облако Pa30 в созвездии Кассиопеи, окружающее горячую звезду особого класса, вероятно является остатком исторической Сверхновой, вспышку которой описали китайские и японские наблюдатели в 1181 году.
Туманность Pa 30 в инфракрасном (a), ультрафиолетовом и рентгеновском (b) и оптическом (c) спектре. A.Ritter et al., ApJL 918 L33 (2021). Фрагмент древнекитайской карты звёздного неба («Дуньхуанский звёздный атлас», ок. 700 г. н.э.), область вблизи полюса.
За последнее тысячелетие в Млечном Пути наблюдали всего пять взрывов ярких Сверхновых, о которых есть исторические записи, начиная со звезды 1006 года. Две последние, SN 1572 и SN 1604, соответственно Сверхновые Тихо Браге и Кеплера, исследовали европейские астрономы в Новое время с использованием точных астрономических инструментов и составили описания в терминах, хорошо понятных нам — яркость (звёздная величина), небесные координаты и т.п. Китайская сверхновая 1181 года оставалась самой загадочной из этих пяти. Её достаточно детально описали в нескольких китайских и японских хрониках XII века, благодаря чему можно установить характер вспышки, соотнеся с известными типами сверхновых звёзд. В древнекитайской астрономической терминологии это — «звезда-гость» (kèxīng), термин, который может указывать как на Сверхновую, так и на яркую вспышку Новой. Самая подробная доступная запись из китайской хроники XIII века, то есть составленной на сто лет позже события, представлена на иллюстрации ниже. Согласно этим наблюдениям, звезда на небе была такой же яркой, как Сатурн и оставалась видимой на протяжении шести месяцев. Отсюда можно предположить, что видимая звёздная величина на пике светимости составляла от −0,5m до +1m. Китайские астрономы также зафиксировали примерное положение звезды на небесной сфере между традиционными китайскими минисозвездиями Chuanshe и Huagai («Постоялый двор» и «Императорский балдахин») — это небольшие группы звёзд в созвездии Кассиопеи. Если точнее, записи утверждают, что новая звезда-гость «охраняет пятую звезду астеризма Chuanshe» (считается, это это звезда 55 Cassiopeae), что позволило современным астрономам высказывать правдоподобные предположения о её координатах. Разумеется, разные современные интерпретаторы указывают на немного разные точки, и точность такого определения на небесной сфере по словесным описаниям составляет порядка 5°.
Одна из реконструкций границ китайских созвездий и возможной локации вспышки Сверхновой 1181 года. Astronomical Notes 341, 79 (2020).
Вблизи вероятной точки появления Сверхновой в 1181 году на небе находится объект G130.7+3.1, или 3C 58. Это плерион, то есть «туманность, которую подпитывает пульсарный ветер» (PWN, Pulsar Wind Nebula; подробнее о свойствах этих объектов можно прочитать в статье по ссылке). Он считался возможным кандидатом на роль остатка этой «китайской гостевой звезды», прежде всего из-за того, что поблизости другие подходящие объекты известны не были. Но радионаблюдения в течение 20 лет позволили оценить возраст этой туманности по скорости распространения её вещества (кинематический возраст), и он оказался равным 7 тысячам лет. Также оценки возраста центрального пульсара исходя из скорости замедления его вращения дают 5400 лет, поэтому связь 3C 58 со вспышкой возрастом всего девятьсот лет оказалась под сомнением, хотя полностью исключить её нельзя. Но SN 1181 осталась самой молодой из галактических сверхновых звёзд без доказанного остатка. Другие четыре сверхновых, наблюдавшихся в историческое время, и их остатки уже хорошо изучены. Среди них, в частности, знаменитая Крабовидная туманность — остаток Сверхновой, вспышка которой в созвездии Тельца была видна в 1054 году.
Запись о взрыве Сверхновой SN1181 в китайской хронике Wenxian Tongkao («Подробные хроники культуры и цивилизации»). В самой первой вертикальной строчке отрывка (справа) — указание на дату вспышки по китайскому календарю, в предпоследней — длительность нахождения новой звезды на небе (185 дней).
Астрономы обратили внимание на другой объект глубокого космоса, расположенный на небе недалеко от предполагаемого места вспышки SN1181. Эта туманность обнаружена в 2013 году и имеет обозначение Pa 30 (по составленной в 2016 году сводной базе данных планетарных туманностей, индекс Pa в названии отсылает к основному автору этой серии каталогов — Q.A.Parker). Она является ярким источником диффузного рентгеновского излучения, и её вещество распространяется с радиальной скоростью более 1100 километров в секунду в направлении от центра, как можно установить по допплеровскому сдвигу некоторых линий спектра излучения. В веществе туманности наблюдается избыток таких элементов, как неон, магний, сера и кремний. В центре облака находится звезда с особыми свойствами, которая, вероятно, вместе с туманностью представляет остаток взорвавшейся Сверхновой необычного типа. Центральная звезда туманности (IRAS 00500+6713, или «звезда Паркера») бедна водородом и гелием. Она также относится к особому классу объектов — звёздам Вольфа-Райе с высокой температурой и светимостью и характерными яркими линиями в спектре излучения (линейчатым спектром). Всё это указывает на редкий тип сверхновых — Iax, остатком которой и является туманность Pa30. В Галактике известен только ещё один подтверждённый остаток сверхновой этого типа. Статья международной группы астрономов на базе университета Гонконга об исследовании этой туманности и вероятной её связи с китайской «гостевой звездой» вышла в сентябре 2021 года в The Astrophysical Journal Letters.
Расстояние до туманности Pa 30 — около 2,3 килопарсек, или примерно 6600 световых лет. Исходя из этого расстояния и видимых угловых размеров, можно найти её диаметр — 2,2 парсека. Это означает, что кинематический возраст туманности составляет 990 лет с разбросом около 280 лет (за такое время облако газа со скоростью 1100 км/с преодолеет расстояние, равное видимому радиусу туманности 1,1 парсек, или 1,1*206000 а.е.). Положение туманности также согласовано с местонахождением «гостевой звезды» — она находится ощутимо ближе к предполагаемой точке SN1181, чем предыдущий «кандидат» 3C58. Возраст, положение и характер вспышки (из описаний события взрыва) дают основание утверждать, что Pa 30 и её центральная звезда являются остатками сверхновой 1181 года.
Туманности Pa 30 и 3C58 и вероятное расположение Сверхновой SN1181 на карте с обозначением созвездий согласно китайской астрономической традиции. A. Ritter et al., ApJL 918 L33 (2021).
Pa 30 и звезда Паркера, как предполагается, возникли в результате слияния двух белых карликов. Такие события приводят к возникновению редкого типа неярких сверхновых Iax. Класс сверхновых Ia — это сверхновые, которые возникают в результате термоядерного взрыва звезды-белого карлика в отличие от нескольких других классов (Ib, Ic, II), в которых происходит коллапс ядра звезды. Насколько известно, взрывы типа Ia происходят в двойных звёздных системах, где белый карлик перетягивает на себя вещество от своей парной звезды — в принципе, звезды любого вида, от красного гиганта до такого же белого карлика. Подробнее об этом см. статью по ссылке.
Подкласс Iax из класса Ia выделили недавно для обозначения событий, в которых белый карлик не разрушается полностью. Его особенность — меньшая светимость вспышки и явно меньшая скорость разлёта вещества (у типа Ia она составляет порядка 10 000 км/с). К этому подтипу принадлежат только около 10% сверхновых Ia, и он по сравнению с другими классами сверхновых звёзд гораздо менее изучен. Согласно историческим китайским записям, вспыхнувшая звезда была относительно тусклой, зато гасла в течение длительного времени, что подтверждает принадлежность именно к этому классу. В таком случае SN 1181 — единственное событие взрыва сверхновой, после которого астрономы могут изучать остаточную туманность и и имеют в распоряжении достаточно подробную историческую запись о самом взрыве.
Подробнее про исследования Сверхновых, а также о предполагаемом «скором» взрыве одного из кандидатов на роль будущей сверхновой — Бетельгейзе — читайте статью «Бетельгейзе взорвётся, но это не точно». Локации исторических новых и сверхновых (от 6 в. до н.э. до 17 в.н.э.) и положения традиционных китайских созвездий на карте звёздного неба. Astronomical Notes 341, 79 (2020).
Источник: