Побачена ще у 12 столітті китайськими астрономами наднова досі не могла примирити сучасних вчених щодо свого походження. Але групі дослідників за даними телескопів та історичними записами свідків події вдалося відшукати її залишок — туманність Pa 30 зберегла свідчення спалаху рідкісної наднової типу Iax, що імовірно була результатом зіткнення двох білих карликів. Що могли бачити астрономи Стародавнього Китаю, вчені описали у The Astrophysical Journal Letters.
Інфрачервоне (а), ультрафіолетове (b) та оптичне (с) зображення туманності Pa 30. Andreas Ritter et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2021
Що бачили у 1181?
У Стародавньому Китаї яскраві точки у небі, що неочікувано з'являлися і так само неочікувано зникали, астрономи називали гостьовими зірками. Це буквальний переклад терміну із їхніх записів, який ми згодом почали пов'язувати зі спалахами нових і наднових. Таких до речі ми знаємо всього дев'ять у нашій Галактиці, і лише у п'яти ми знайшли залишки у вигляді туманностей таких як, наприклад, Кассіопея A. Залишок має вирішальне значення для визначення типу наднової і допомагає обмежити час і тривалість вибуху. І у 12 столітті китайські астрономи протягом 185 днів спостерігали за однією такою гостьовою зорею, яскравість якої вони порівнювали з Сатурном.
Це значно менше, ніж у типової наднової, але знаходиться в межах діапазону для подій типу Iax. Це такий клас об'єктів, що мають нижчу швидкість викиду речовини і меншу світність, ніж нормальні наднові типу Ia, хоча спектроскопічно схожі на них. Втім, вони унікальні серед усіх наднових за своїми пізніми спектрами, які ніколи не стануть повністю «туманними», тобто будуть бідними на водень і гелій. Вчені вважають, що при такому типі вибуху, білий карлик просто не руйнується повністю, на відміну від події типу Ia, а тому лишає у туманності по собі багато неону і кремнію замість елементів групи заліза. І хоча наднову SN 1181 було видно неозброєним оком, це збігається з тим, що давньокитайська астрономія була набагато більш розвинута і тому навряд появу нової точки на небі, наприклад, у Європі хтось фіксував.
Що не так з її залишком?
Річ у тім, що хоч спалах стався ще 1181 року, астрономи так і не могли знайти його залишок. Досі цю наднову пов'язували із пульсаром 3C 58 у туманності Чумацького Шляху у сузір'ї Кассіопея на відстані у десять тисяч світлових років від нас. Сильним аргументом на користь цієї асоціації було те, що досі не було іншого життєздатного кандидата, який би підійшов на роль для залишку. Однак, у цієї версії є велика вікова розбіжність. Ми досить впевнено можемо назвати вік пульсара 3C 58 — йому 5400 років, а його туманності G130.7+3.1 — сім тисяч. І цього забагато, щоб називати їх залишками наднової 1181 року, навіть якщо вони знаходяться на достатній відстані. Так вона стала наймолодшою надновою без підтвердженого залишку, а тому і без точно визначеного типу, і без механізму вибуху, і без інформації про зорю-прародичку.
Рентгенівський знімок «Чандри» пульсара 3C 58 із туманності G130.7+3.1, яка вважалася залишком наднової 1181 року / NASA
Але залишок все ж є?
Ще одним цікавим астрономічним об'єктом цієї історії є знайдена 2013 року туманність Pa 30. Це яскраве дископодібне джерело розсіяного рентгенівського випромінювання, багате на магній, кремній, сірку і неон, із бідною на водень та гелій центральною зорею, яку астрономи назвали «зіркою Паркера». Такий склад явно вказує на подію вибуху наднової як результат неповного злиття водню і кисню, що очікується для наднових типу Ia. Однак, враховуючи хімічну бідність центральної зорі, це може бути рідкісна наднова типу Iax. Виміряна швидкість розширення туманності складає 1100 кілометрів на секунлу, що також не на користь типового вибуху типу Ia. Причому вік туманності оцінили у діапазоні від 350 до 1100 років, чого якраз вистачає для події, яку бачили 840 років тому. Другим аргументом є також і те, що спалах 1181 року є єдиною подією, координати якого збігаються з туманністю Pa 30. Із всіх зареєстрованих «гостьових зірок», тільки SN 1181 відповідає розрахунковій даті вибуху і положенню Pa 30.
Точні механізми, що приводять до вибухів наднової типу Iax досі точно не вивчені через брак прямих спостережень. Сьогодні ми маємо всього одне точне свідчення такої події, яке знайшла «Чандра» — об’єкт Стрілець А Схід у центрі Чумацького Шляху, що виявився також надто бідним на елементи групи заліза. Втім, завдяки хімічному складу, ми знаємо, що після такого вибуху білий карлик не має повністю зруйнуватися, а отже є два сценарії. Так, вибух типу Iax може статися внаслідок невдалого руйнування — вуглецевий білий карлик акреціював на себе речовину з гелієвого карлика, але її було недостатньо, щоб здетонувати. Або ж, що і приписують спалаху 1181 на основі змісту неону в туманності, багатий на вуглець та кисень білий карлик міг зіткнутися із важким киснево-неоновим, злитися з ним і спалити свій акреційний диск.