В 1181 году вблизи созвездия Кассиопеи в течение шести месяцев сияла новая звезда, а затем исчезла. Данное событие, зафиксированное китайскими и японскими наблюдателями почти тысячелетие назад, озадачивало астрономов на протяжении столетий. Это одна из немногих сверхновых, задокументированных до изобретения телескопов. Кроме того, она дольше всех оставалась «сиротой», то есть ни один из видимых сегодня небесных объектов не мог быть отнесен к ней. Известная сейчас как сверхновая SN 1181, ее остаток был обнаружен только в 2021 году в туманности Pa 30, найденной в 2013 году астрономом-любителем Даной Патчик при изучении архива изображений с телескопа WISE.
Но эта туманность не является типичным остатком сверхновой. На самом деле астрономы были заинтригованы, обнаружив в ее центре уцелевшую «звезду-зомби» – остаток внутри остатка. Считается, что сверхновая 1181 произошла в результате термоядерного взрыва на плотной, мертвой звезде, называемой белым карликом. Обычно при таком взрыве белый карлик полностью разрушается, но в данном случае часть звезды уцелела, оставив после себя своего рода «звезду-зомби». Такой тип частичного взрыва называется сверхновой типа Iax. Что еще более интригующе, от этой звезды-зомби исходили странные нити, напоминающие лепестки цветка одуванчика. Теперь доцент ISTA Илария Кайаццо и ведущий автор работы Тим Каннингем получили беспрецедентное представление об этих странных нитях.
Команда Каннингема и Кайаццо смогла детально изучить этот странный остаток сверхновой благодаря прибору Keck Cosmic Web Imager (KCWI), установленному в Калифорнийском технологическом институте. KCWI – это спектрограф, расположенный на высоте 4 000 метров в обсерватории В. М. Кека на Гавайях.
KCWI был разработан для обнаружения самых слабых и темных источников света во Вселенной, которые в совокупности называются «космической паутиной». Кроме того, KCWI настолько чувствителен, что может фиксировать спектральную информацию для каждого пикселя изображения. Он также способен измерять движение материи во время звездного взрыва, создавая нечто вроде 3D-фильма о сверхновой. Для этого KCWI исследует, как свет смещается при приближении или удалении от нас, – физический процесс, похожий на доплеровский сдвиг, когда сирена меняет свою мелодию, когда мимо проносится машина скорой помощи.
Таким образом, вместо типичного статичного изображения фейерверка, характерного для наблюдений за сверхновыми, исследователи смогли создать подробную 3D-карту туманности и ее странных нитей. Кроме того, удалось показать, что материал в нитях движется по баллистической траектории со скоростью около 1000 километров в секунду. «Это означает, что выброшенный материал не замедлился и не ускорился после взрыва», – говорит Каннингем. «Таким образом, по измеренным скоростям, заглянув в прошлое, мы смогли определить, что взрыв произошел почти точно в 1181 году».
Помимо «одуванчикообразных» нитей и их баллистического расширения, необычной является общая форма сверхновой. Команда смогла продемонстрировать, что выбросы (материал внутри нитей, выбрасываемый из места взрыва) необычно асимметричны. Это позволяет предположить, что асимметрия обусловлена самим взрывом. Кроме того, нити, похоже, имеют острый внутренний край, указывая внутреннюю «щель» звезды-зомби. «Наша первая подробная 3D-характеристика скорости и пространственной структуры остатка сверхновой говорит многое об уникальном космическом событии, которое наши предки наблюдали много веков назад. Но это также поднимает множество вопросов и ставит перед астрономами новые задачи», – заключает Кайаццо.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
[Фото: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko]