
PA 30在O III中由KPNO(左)和S II中成像。鳴謝:uux.cn/費森等人2023
(神秘的地球uux.cn)據今日宇宙(喬恩·沃伊賽):2023年,業餘天文學家達納·帕奇克在查看來自寬視場紅外巡天探測器檔案的圖像時,在仙後座發現了一個擴散的圓形物體。
他發現這個明顯的星雲很有趣,因為它在光譜的紅外部分很亮,但在我們肉眼可見的顏色的光中幾乎看不見。Dana將這個項目添加到深空獵人業餘天文學家小組的數據庫中,認為它是一個行星狀星雲——質量類似於太陽的恒星的安靜殘餘。他把它命名為PA 30。
然而,從那裏發現它的專業天文學家意識到這個天體遠比它最初看起來的要多。他們現在相信,這是1181年觀測到的一顆失落的超新星的殘骸。而且是非常罕見的類型。
客串明星
公元1181年8月初,一顆“客星”出現在我們現在所知的仙後座。對當時的中國天文學家來說,它被稱為船社。他們和日本天文學家記錄了這顆恒星的外觀,並聲明它在185天內保持可見,相對於其他恒星沒有移動。
1971年,天文學家首次意識到這顆“客星”幾乎肯定是一顆超新星,因為它在夜空中保持可見的時間很長。這使得最初的觀察成為一次極其罕見的曆史超新星報告。
在像銀河係這樣的星係中,超新星被認為平均每百年出現一次,但是,因為它們可能會被遮住,如果它們在星係的遠側,被厚厚的塵埃帶遮住,我們就看不到所有的超新星了。
最終,這使得SN 1181成為現代天文學興起之前有記錄的曆史中不到12顆疑似超新星之一。其中,隻有四個最終與觀測到的遺跡聯係在一起。雖然天文學家確信這些曆史上的超新星確實是超新星,但由於沒有確定的殘骸,因此不可能確定超新星的類型。
此前,SN 1181可能與一顆名為3C 58的脈衝星有關,但試圖確定該天體的年齡表明,它太老了,與中國的記錄無關。
PA 30
雖然PA 30最初被標記為一個潛在的行星狀星雲,但很快就變得很明顯,它絕不是。
就在它被發現一年後,天文學家檢查了這個天體。在行星狀星雲中,中央恒星已經褪去了大部分外層,導致恒星仍然極熱的核心暴露在外。來自這顆恒星的輻射會加熱產生的星雲,在光譜中產生發射線。然而,在PA 30的光譜中沒有這些發射譜線。
2016年進行了跟蹤觀察。這些揭示了來自中央恒星的風以“前所未有”的16000千米/秒的速度(光速的5%)。在中央恒星發現了高度離子化的氧和碳的發射線,但是中央恒星和星雲都缺乏氫和氦。該星雲以大約1100千米/秒的速度膨脹——是典型行星狀星雲膨脹速度的100倍。
然而,這些特征也不完全符合對超新星的預期。首先,該星雲的膨脹速度低於大多數超新星爆發。第二,即使在大多數超新星中,氫和氦應該仍然存在,因為它是恒星外層在爆炸中被炸掉的。
第一次嚐試解釋這一點是在2019年。在那裏,天文學家認為這顆超新星是由兩顆白矮星合並而成的,這兩顆白矮星在主序壽命結束時釋放出大氣,已經耗盡了這些較輕的元素。具體來說,天文學家提出,這是一顆碳/氧大氣的白矮星與一顆氧/氖大氣的白矮星合並,產生了一種異常罕見的超新星,稱為SN型Iax。
這個命題解決了這兩個問題。先前大氣的損失解釋了為什麽氫和氦不存在。此外,這種類型的超新星沒有其他類型的大爆炸,這解釋了為什麽膨脹率低於預期。
進一步的研究支持了這一點。深入挖掘光譜,研究發現光譜中氖和鎂的含量比預期的高,這是碳融合的結果。這使得PA 30成為我們銀河係中唯一已知的這類超新星。
早期的研究表明,恒星殘骸可能具有極強的磁場,為強風提供了動力。然而,最近發布到arXiv上的模型表明,殘骸擁有一個更溫和的磁場。
但真的和SN 1181有關聯嗎?
對曆史記錄(現在發表在《皇家天文學會月報》上)的更深入探究肯定會讓這看起來很有可能。來自中國和日本的記錄表明,這顆星“在隗月樓”,靠近“穿蛇的第五顆星”,“在星座旁邊”,以及“在星座附近”
綜合起來,這些描述形成了一係列的約束,描述了超新星遺跡應該被發現的區域。PA 30屬於這個範圍,而另一個候選人,58歲的3C不屬於。
此外,同一項研究還尋找了始於1889年的檔案照相底片中無意中捕捉到的中央恒星的觀測結果。這使得天文學家能夠拚湊出這顆恒星如何褪色的更近的曆史。由此向後推斷,天文學家將能夠確定該天體在1181年應該有多亮。
再次回到曆史記錄,SN 1181被認為具有-1.4的峰值亮度。根據PA 30的褪色情況,這與它當時的亮度是一致的。
PA 30的年齡也是通過考慮星雲膨脹的速度來探索的。同樣,這個時間與SN 1181的時間非常吻合。
最終,所有跡象都指向PA 30是SN 1181的殘留物。這使得它成為第五個與我們銀河係內的超新星觀測有積極聯係的超新星遺跡。這種接近將允許對這種罕見類型的超新星的餘波進行前所未有的詳細研究。