В созвездии Кассиопеи астрономы получили самый подробный снимок Pa 30 — туманности, которую связывают со вспышкой сверхновой, наблюдавшейся на Земле в 1181 году. Ее расходящиеся нити напоминают застывший фейерверк, однако новые данные показали, что они состоят из цепочек газовых сгустков. Что представляют собой загадочные узелки и как центральная звезда смогла пережить взрыв — в материале «Известий».

В августе 1181 года китайские и японские наблюдатели заметили в небе новую яркую точку. Такие объекты тогда называли гостевыми звездами: они появлялись среди привычных светил, некоторое время оставались видимыми, а затем исчезали. Сегодня астрономы связывают это событие со сверхновой SN 1181.

По историческим свидетельствам, объект можно было наблюдать невооруженным глазом на протяжении 185 дней — около полугода. По яркости он был сопоставим с Сатурном. Но, после того как вспышка погасла, ее след надолго потерялся: ученым предстояло установить, какая из современных туманностей осталась от того события.

Долгое время главным кандидатом считали 3C 58 — туманность с пульсаром, быстро вращающейся нейтронной звездой. Однако исследования поставили эту связь под сомнение: оценки возраста системы оказались существенно больше времени, прошедшего с 1181 года. Требовалось найти другой объект, который соответствовал бы и месту вспышки, и ее предполагаемому возрасту.

Подходящая туманность обнаружилась только в 2013 году. Американский астроном-любитель Дана Патчик нашел ее, просматривая инфракрасные данные космического телескопа WISE в рамках проекта гражданской науки. Объект получил обозначение Pa 30. Последующие наблюдения выявили вокруг его центральной звезды необычную оболочку с расходящимися наружу нитями.

В 2021 году исследователи представили аргументы в пользу связи Pa 30 со сверхновой XII века. Положение туманности согласовывалось со старинными описаниями, а ее размеры и скорость расширения указывали на взрыв примерно тысячелетней давности. Оценки яркости исторической вспышки также вписывались в предложенное объяснение. Так средневековые записи стали частью современной реконструкции звездной катастрофы.

Новые изображения получили с помощью инструмента GMOS на телескопе Gemini North, расположенном на Гавайях. На снимках удалось различить примерно на порядок больше нитевидных структур, чем прежде. Главным открытием стало их внутреннее устройство: то, что на менее подробных изображениях выглядело как непрерывные полосы, оказалось последовательностями отдельных ярких сгустков газа.

Наблюдения проводили в узких диапазонах излучения ионизированных серы и кислорода. Такой подход позволяет выделить свечение определенного газа и рассмотреть детали, которые теряются на общем изображении. В новом исследовании ученые также подтвердили, что ранее обнаруженное слабое кислородное свечение связано с теми же нитями, которые хорошо заметны в излучении серы.

Слово «крошечные» применительно к найденным узелкам условно. Их характерный диаметр оценивается примерно в четыре световых дня — около 100 млрд км. Иными словами, свету требуется несколько суток, чтобы пересечь один такой сгусток. На фоне всей туманности эти образования выглядят небольшими бусинами, нанизанными на расходящиеся от центра нити.

Новый снимок не дает окончательного ответа на вопрос о происхождении узелков. Он показывает структуру, которую теперь должны объяснить физические модели. Одна из возможностей связана с неоднородностью окружающего вещества. Если температура или плотность газа вокруг взорвавшейся системы различались от участка к участку, расширяющиеся выбросы могли взаимодействовать с этой средой неравномерно. По предположению исследователей, такие различия могли участвовать в формировании наблюдаемых цепочек.

Есть основания учитывать и влияние центральной звезды. Еще в работе 2023 года ученые рассматривали взаимодействие ее мощного звездного ветра со сгустками выброшенного вещества как возможное объяснение необычного облика Pa 30. Звездный ветер — это поток вещества, который звезда выбрасывает в окружающее пространство. Сталкиваясь с газом туманности, он способен менять его движение и структуру. Однако конкретный механизм образования длинных нитей и отдельных уплотнений пока остается предметом исследования.

Для проверки гипотез важна сама форма находки. Модель должна объяснить, почему вещество образовало направленные наружу нити и почему эти нити распадаются на цепочки сгустков. Новые наблюдения добавили подробности, по которым можно судить, насколько предложенный сценарий соответствует реальному объекту.

Событие относят к предполагаемым сверхновым типа Iax. В отличие от обычного сценария сверхновой типа Ia с полным разрушением белого карлика менее энергичный взрыв может оставить связанный звездный остаток. В научно-популярных публикациях его называют звездой-зомби: объект пережил катастрофу, которая могла бы его уничтожить. Pa 30 считается единственным известным остатком сверхновой типа Iax в Млечном Пути.

Новые данные позволили уточнить еще одну деталь: центральная звезда находится практически в геометрическом центре туманности. Исследователи не обнаружили признаков сильного поперечного толчка, который заметно сместил бы ее относительно оболочки.

Это важно для восстановления механики взрыва. Если вещество выбрасывается неравномерно, сохранившийся объект может получить отдачу. В случае Pa 30 измерения ограничивают возможную скорость такого движения поперек луча зрения примерно 100 км/с. Речь идет именно об ограничении на эту составляющую скорости, а не о доказательстве полной неподвижности звезды.

При этом близость к центру сама по себе не означает, что вся оболочка идеально симметрична. В исследовании 2024 года, когда астрономы построили трехмерную карту Pa 30, обнаружились признаки асимметрии распределения выбросов и большая полость внутри туманности. Положение звездного остатка и форма окружающего газа дают разные, дополняющие друг друга сведения о произошедшем.