В 1181 году новая звезда сияла около созвездия Кассиопеи в течение шести месяцев, прежде чем погаснуть. Событие было зафиксировано китайскими и японскими наблюдателями почти тысячу лет назад и озадачивало астрономов на протяжении столетий. Это одна из немногих сверхновых, задокументированных до изобретения телескопов. Кроме того, она оставалась «сиротой» дольше всех, — ни один из видимых сегодня небесных объектов не может быть отнесен к ней.
Эта звезда теперь известна как сверхновая SN 1181, её остаток был отслежен только в 2021 году до туманности Pa 30, обнаруженной в 2013 году астрономом-любителем Даной Пэтчик во время изучения архива изображений с телескопа WISE в рамках проекта гражданской науки.
Но эта туманность не является типичным остатком сверхновой. Астрономы были заинтригованы, обнаружив выжившую «звезду-зомби» в её центре, — «остаток внутри остатка». Считается, что сверхновая 1181 года вспыхнула, когда термоядерный взрыв был вызван белым карликом. Обычно белый карлик полностью уничтожается при такой вспышке, но в этом случае часть звезды «выжила», оставив после себя своего рода «звезду-зомби».
WM Keck Observatory / Adam Makarenko
Этот тип частичного взрыва называется сверхновой типа Iax. Ещё более примечательно то, что из этой «зомби-звезды» вырвались джеты, напоминающие лепестки цветка одуванчика. Доцент ISTA Илария Кайаццо и ведущий автор исследования Тим Каннингем, научный сотрудник NASA Hubble в Центре астрофизики, Гарварда и Смитсоновского института, получили беспрецедентный крупный план этих необычных «лепестков».
Команда Каннингема и Кайаццо смогла подробно изучить этот остаток сверхновой благодаря данным Keck Cosmic Web Imager (KCWI) Калтеха. KCWI — это спектрограф, расположенный на высоте более 4000 метров в обсерватории WM Keck на Гавайях, недалеко от вершины вулкана Мауна-Кеа, самой высокой вершины Гавайев.
KCWI был разработан для обнаружения некоторых из самых слабых и тусклых источников света во Вселенной, которые в совокупности называются Кроме того, KCWI настолько чувствителен, что может захватывать спектральную информацию для каждого пикселя на изображении. Он также способен измерять движение материи при вспышках звёзд, создавая что-то вроде 3D-фильма о сверхновой. KCWI делает это, исследуя, как свет смещается при приближении или удалении от нас, — физический процесс, похожий на доплеровский сдвиг.
Таким образом, вместо того, чтобы видеть только типичное статическое «изображение фейерверка», обычное для наблюдений сверхновых, исследователи смогли создать подробную трёхмерную карту туманности и её странных «нитей». Кроме того, они смогли показать, что материал в них перемещается баллистически со скоростью около 1000 километров в секунду.
«Это означает, что выброшенный материал не замедлился и не ускорился с момента вспышки. Таким образом, на основе измеренных скоростей, взгляд назад во времени позволил нам определить момент взрыва почти точно в 1181 году», — говорит Каннингем.
Помимо «нитей в форме одуванчика» и их расширения, общая форма сверхновой весьма необычна. Команда обнаружила, что материал внутри нитей, выбрасываемый из места взрыва, необычайно асимметричен. И что асимметрия проистекает с момента вспышки. Кроме того, «нити», по-видимому, имеют резкий внутренний край, показывая внутренний «зазор», окружающий «зомби-звезду».
«Наша первая подробная 3D-характеристика скорости и пространственной структуры остатка сверхновой многое говорит об уникальном космическом событии, которое наши предки наблюдали столетия назад. Но это также поднимает новые вопросы и ставит новые задачи перед астрономами, с которыми им предстоит разобраться в дальнейшем», — заключает Кайаццо.