业余天文学家在仙后座发现独一无二的超新星遗迹PA 30

独孤一山隙

PA 30在O III中由KPNO(左)和S II中成像。鸣谢:费森等人2023

（）据今日宇宙（乔恩·沃伊赛）：2023年，业余天文学家达纳·帕奇克在查看来自宽视场红外巡天探测器档案的图像时，在仙后座发现了一个扩散的圆形物体。

他发现这个明显的星云很有趣，因为它在光谱的红外部分很亮，但在我们肉眼可见的颜色的光中几乎看不见。Dana将这个项目添加到深空猎人业余天文学家小组的数据库中，认为它是一个行星状星云——质量类似于太阳的恒星的安静残余。他把它命名为PA 30。

然而，从那里发现它的专业天文学家意识到这个天体远比它最初看起来的要多。他们现在相信，这是1181年观测到的一颗失落的超新星的残骸。而且是非常罕见的类型。

客串明星

公元1181年8月初，一颗“客星”出现在我们现在所知的仙后座。对当时的中国天文学家来说，它被称为船社。他们和日本天文学家记录了这颗恒星的外观，并声明它在185天内保持可见，相对于其他恒星没有移动。

1971年，天文学家首次意识到这颗“客星”几乎肯定是一颗超新星，因为它在夜空中保持可见的时间很长。这使得最初的观察成为一次极其罕见的历史超新星报告。

在像银河系这样的星系中，超新星被认为平均每百年出现一次，但是，因为它们可能会被遮住，如果它们在星系的远侧，被厚厚的尘埃带遮住，我们就看不到所有的超新星了。

最终，这使得SN 1181成为现代天文学兴起之前有记录的历史中不到12颗疑似超新星之一。其中，只有四个最终与观测到的遗迹联系在一起。虽然天文学家确信这些历史上的超新星确实是超新星，但由于没有确定的残骸，因此不可能确定超新星的类型。

此前，SN 1181可能与一颗名为3C 58的脉冲星有关，但试图确定该天体的年龄表明，它太老了，与中国的记录无关。

PA 30

虽然PA 30最初被标记为一个潜在的行星状星云，但很快就变得很明显，它绝不是。

就在它被发现一年后，天文学家检查了这个天体。在行星状星云中，中央恒星已经褪去了大部分外层，导致恒星仍然极热的核心暴露在外。来自这颗恒星的辐射会加热产生的星云，在光谱中产生发射线。然而，在PA 30的光谱中没有这些发射谱线。

2016年进行了跟踪观察。这些揭示了来自中央恒星的风以“前所未有”的16000千米/秒的速度(光速的5%)。在中央恒星发现了高度离子化的氧和碳的发射线，但是中央恒星和星云都缺乏氢和氦。该星云以大约1100千米/秒的速度膨胀——是典型行星状星云膨胀速度的100倍。

然而，这些特征也不完全符合对超新星的预期。首先，该星云的膨胀速度低于大多数超新星爆发。第二，即使在大多数超新星中，氢和氦应该仍然存在，因为它是恒星外层在爆炸中被炸掉的。

第一次尝试解释这一点是在2019年。在那里，天文学家认为这颗超新星是由两颗白矮星合并而成的，这两颗白矮星在主序寿命结束时释放出大气，已经耗尽了这些较轻的元素。具体来说，天文学家提出，这是一颗碳/氧大气的白矮星与一颗氧/氖大气的白矮星合并，产生了一种异常罕见的超新星，称为SN型Iax。

这个命题解决了这两个问题。先前大气的损失解释了为什么氢和氦不存在。此外，这种类型的超新星没有其他类型的大爆炸，这解释了为什么膨胀率低于预期。

进一步的研究支持了这一点。深入挖掘光谱，研究发现光谱中氖和镁的含量比预期的高，这是碳融合的结果。这使得PA 30成为我们银河系中唯一已知的这类超新星。

早期的研究表明，恒星残骸可能具有极强的磁场，为强风提供了动力。然而，最近发布到arXiv上的模型表明，残骸拥有一个更温和的磁场。

但真的和SN 1181有关联吗？

对历史记录(现在发表在《皇家天文学会月报》上)的更深入探究肯定会让这看起来很有可能。来自中国和日本的记录表明，这颗星“在隗月楼”，靠近“穿蛇的第五颗星”，“在星座旁边”，以及“在星座附近”

综合起来，这些描述形成了一系列的约束，描述了超新星遗迹应该被发现的区域。PA 30属于这个范围，而另一个候选人，58岁的3C不属于。

此外，同一项研究还寻找了始于1889年的档案照相底片中无意中捕捉到的中央恒星的观测结果。这使得天文学家能够拼凑出这颗恒星如何褪色的更近的历史。由此向后推断，天文学家将能够确定该天体在1181年应该有多亮。

再次回到历史记录，SN 1181被认为具有-1.4的峰值亮度。根据PA 30的褪色情况，这与它当时的亮度是一致的。

PA 30的年龄也是通过考虑星云膨胀的速度来探索的。同样，这个时间与SN 1181的时间非常吻合。

最终，所有迹象都指向PA 30是SN 1181的残留物。这使得它成为第五个与我们银河系内的超新星观测有积极联系的超新星遗迹。这种接近将允许对这种罕见类型的超新星的余波进行前所未有的详细研究。