Az SN 1181 jelű szupernóvát középkori krónikákból, főként kínai és japán csillagászati feljegyzésekből ismerjük. A „vendégcsillagot” 1181. augusztus 6-án fedezték fel Dél-Kínából, és több további beszámoló alapján tudjuk, hogy 185 napig volt látható. A kínai Csuanse csillagképben (a mai Cassiopeia csillagkép északi részében) felfedezett jelenségről most kiderült, hogy egy egyre halványodó „zombi csillagot” hagyott maga után.

A csillagászoknak eddig összesen öt történelmi észlelést sikerült szupernóvaként azonosítaniuk: az SN 1006-ot a Lupusban (Farkas), az SN 1054-et a Taurusban (Bika), a most tárgyalt SN 1181-et a Cassiopeiában, az SN 1572 jelű szupernóvát, amelyet Tycho Brahe fedezett fel szintén a Cassiopeiában és az SN 1604-et, amelyet Kepler talált az Ophiuchusban (Kígyótartó). E szupernóvák maradványait mind ismerjük, kivéve az 1181-es robbanásét.

A Tycho-féle szupernóva maradványa. (Röntgen: NASA/CXC/RIKEN & GSFC/T. Sato et al; látható: DSS)

A maradvány azonosítása azért nehéz feladat, mert a Cassiopeia csillagkép a Tejútrendszer fősíkjában helyezkedik el, és ebből az irányból több esélyes szupernóva-maradvány is sugározhat rádió tartományban. Közel 50 évig úgy gondolták, hogy az 1181-es szupernóva maradványa a 3C58 (G130.7+3.1) jelű kiterjedt rádióforrás lehet, amelynek közepén egy pulzár (gyorsan forgó mágneses neutroncsillag) villog és rengeteg apró gázcsomó világít.

2008-ban egy tanulmányban összevetették a pulzár forgásának lassulását 450 világító anyagcsomó spektroszkópiai adataival, és megállapították, hogy a 3C58 kora 2400 és 7000 év közé esik. Miután kiderült, hogy túl öreg az 1811-es szupernóvához képest, nem maradt más jelölt az SN 1811 maradványára.

2013-ban Dana Patchick amatőrcsillagász felfedezett egy szinte tökéletes körnek látszó ködösséget központi csillaggal. A WISE infravörös űrtávcső archív adataiban felfedezett köd a Pa 30 jelet kapta. A köd kapcsolatát az SN 1181 jelű szupernóvával csak 2021-ben ismerték fel Ritter és munkatársai.

Felfedezése utáni években a Pa 30-at planetáris ködnek tartották, de a központi csillag 210 ezer fokos hőmérséklete, és csillagszelének 16 ezer kilométeres másodpercenkénti sebessége nem utal planetáris ködre, inkább egy Iax-csoportba tartozó szupernóva fiatal maradványára. Úgy gondolják, hogy ezekben két fehér törpe olvad össze, és a robbanásban nem biztos, hogy megsemmisülnek: az összeolvadt kompakt objektumnak csak egy része robban fel és repül szét, akárcsak egy bomba repeszei.

A Pa 30 szokatlan, tűzijátékhoz hasonló szerkezete két haldokló csillag összeolvadásának eredménye lehet. (Forrás: Robert Fesen)

A különleges szerkezetű szupernóva-maradvány teljes átmérője 6,6 fényév. A fenti képen látható több tucat sugárirányú szál egy központi csillag felé mutat, amely a vizsgálatok szerint egy nagy tömegű fehér törpe lehet, vagy egy maradvány, amely két fehér törpe összeolvadása és robbanása után megmaradt.

A WISE 12 és 22 mikronos hullámhosszú felvételei az SNR 1181 jelű szupernóva-maradványról, összevetve a keskenysávú optikai felvétellel. (Forrás: Fesen et al. 2023)

Az égitest színképe alapján a köd 1100 kilométeres másodpercenkénti sebességgel tágul. 7500 fényéves távolsága, látszó átmérője és tágulási sebessége alapján a kutatók kiszámíthatták a maradvány korát. A kapott 844 +/- 55 év egybevág a 841 éves szupernóva korával, így bizonyossá vált, hogy a Pa 30 jelű ködösség az SN 1181 maradványa.

Bradley Schaefer a szintén 2023 januárjában megjelent cikkében összevetette a szupernóváról szóló régi kínai és japán írásokat, amelyek szintén igazolták, hogy az 1181-es szupernóva maradványa a Pa 30 jelű forrás.

Az SN 1181 becsült pozíciója (világoskék régió) az összes régi leírás figyelembe vételével. A térképen látszik, hogy a korábban a robbanás maradványának tartott 3C58 kívül esik a legvalószínűbb területen. A Pa 30 a régió szélén helyezkedik el. (Forrás: Schaefer, 2023)

A vendégcsillag helyzete mellett megvizsgálta a robbanás fényességével kapcsolatos leírásokat is. A jelenségről szóló beszámolók egy „fényes”, „erős” új csillagról szóltak, egyes leírások szerint „sugarai voltak”, ami arra utal, hogy olyan fényes lehetett, mint a legfényesebb csillagok, tehát legalább 0 magnitúdós. A források azonban nem említik, hogy a Holdhoz vagy a Vénuszhoz lett volna hasonló, esetleg látszott volna a nappali égen, tehát -5 magnitúdónál halványabbnak kellett lennie.

A korabeli beszámolók szerint a jelenség 185 napig volt látható. Schaefer szerint 185 nappal a felfedezés után a szupernóva látszó fényessége 3,2 és 5,5 magnitúdó között lehetett. A felfedezés után még tíz napig fényesedett, tehát a maximális fényesség után 175 nappal tűnt el.

Schaefer összevetette az adatokat korunk szupernóváinak halványodási adataival. Mivel a maradvány tulajdonságai alapján egy Iax típusú szupernóváról lehet szó, és ezek a maximum után fél év alatt 3,1–4,6 magnitúdót halványodnak, az SN 1181 legnagyobb látszó fényessége +2,4 és -1,4 magnitúdó között lehetett. A másik gondolatmenettel összevetve, ahol 0 és -5 közötti értékről volt szó, Schaefer szerint a szupernóva legfényesebb állapota a valóságban 0 és -1,4 magnitúdó közé esett.

Schaefer a korábbi fotografikus égboltfelmérő programok és a modern CCD-felvételek alapján rekonstruálta is a maradványcsillag 1917 és 2022 közötti halványodását.

A Pa 30 központi csillagának halványodása az elmúlt 105 évben. (Forrás: Schaefer, 2023)

Az elérhető fotometriai és spektroszkópiai adatok, valamint az ezekből kiszámítható fizikai paraméterek alapján megállapította, hogy a lehetséges robbanási modellek közül csak egy illik az SN 1181-re: egy CO és egy ONe típusú fehér törpe összeolvadása. Ezzel az SNR 1181 lett az ötödik olyan szupernóva-maradvány, amelynek korát és típusát is ismerjük, ráadásul az első, amely az Iax alcsoportból való, így mindenképpen érdemes tovább vizsgálni.

Az eredményeket közlő szakcikkek:

– Fesen, R.A. és mtsai: “Discovery of an Exceptional Optical Nebulosity in the Suspected Galactic SN Iax Remnant Pa 30 Linked to the Historical Guest Star of 1181 CE“, ApJ preprint, arXiv:2301.04809 (2023)

– Schaefer, B.E.: “The Path from the Chinese and Japanese Observations of Supernova 1181 AD, to a Type Iax Supernova, to the Merger of CO and ONe White Dwarfs“, MNRAS preprint, arXiv:2301.04807 (2023)