Pa 30 liegt etwa 7.500 Lichtjahre entfernt und gilt als wahrscheinlichster Überrest des Gaststerns von 1181. Neue Bilder lösen seine feuerwerksartigen Filamente in Ketten von Gasknoten auf. Damit lässt sich untersuchen, wie diese seltene Explosion einen Stern zurückließ und das umgebende Material formte.
Das Wichtigste
- Die neuen Bilder zeigen ungefähr zehnmal so viele Filamente wie frühere Beobachtungen und enthüllen darin Ketten von Gasknoten.
- Eine typische Knotengröße beträgt etwa 10¹⁶ Zentimeter. Da die Knoten nahe an der Auflösungsgrenze liegen, bleiben ihre Größen Schätzungen.
- Für den transversalen Rückstoß des Zentralsterns gilt eine 3σ-Obergrenze von 14 km/s; die dreidimensionale Grenze hängt zusätzlich von Richtungsannahmen ab.
Die radialen Filamente des Nebels Pa 30 zeigen nun Details wie aufgereihte Perlen. Ein von Tim Cunningham und Ilaria Caiazzo gemeinsam geleitetes Team nutzte tiefe Schmalbandaufnahmen des GMOS-Instruments am Gemini-Nord-Teleskop auf Hawaiʻi. Darin erweisen sich scheinbar glatte radiale Leuchtspuren als Ketten von Gasknoten.
Spuren des Gaststerns von 1181
Der etwa 7.500 Lichtjahre entfernte Nebel Pa 30 wurde erst 2013 entdeckt: Der Amateurastronom Dana Patchick fand ihn in Infrarotdaten von WISE. Er gilt als wahrscheinlichster Überrest von SN 1181, dem historischen Gaststern, der in chinesischen, japanischen und arabischen Aufzeichnungen beschrieben wurde.
Eine Studie von 2023 zeigte bereits Dutzende nach außen reichende Filamente. Spektroskopische Messungen von 2024 ergaben Geschwindigkeiten des ausgeworfenen Materials, die weitgehend zu einer freien Expansion passen und die Verbindung zu SN 1181 stützen. Der überlebende Zentralstern und das Fehlen von Wasserstoff und Helium im Auswurf führten zur Deutung als Überrest einer relativ lichtschwachen thermonuklearen Supernova vom Typ Iax, die einen Stern zurückließ.
Gasknoten entlang der Filamente
Die neuen Beobachtungen erfassen die Emission von einfach ionisiertem Schwefel, [S II], und zweifach ionisiertem Sauerstoff, [O III]. Die Schwefelbilder zeigen ungefähr zehnmal so viele Filamente wie zuvor. Die Sauerstoffbilder bilden dieselben Strukturen ab und geben der zuvor diffuser erscheinenden Sauerstoffemission eine klare räumliche Zuordnung.
Ein typischer Knotendurchmesser liegt bei etwa 10¹⁶ Zentimetern, also rund 670 Astronomischen Einheiten: ungefähr dem Elffachen des Durchmessers der Neptunbahn. Die Knoten sind jedoch nur knapp über die atmosphärische Bildunschärfe hinaus aufgelöst; ihre Größen bleiben vorläufige Schätzungen. Auch die scheinbar ähnlichen Abstände entlang der Filamente können durch Überlagerungen in der Projektion beeinflusst sein.
Die Filamente weisen zum Zentralstern
Mit der Rolling Hough Transform maß das Team die Ausrichtungen der Filamente und bestimmte das gemeinsame Nebelzentrum, auf das sie zurückweisen. Diese Position stimmt mit dem Zentralstern IRAS 00500+6713 überein. Daraus lässt sich begrenzen, wie stark die Explosion den Stern vom Zentrum fortgeschleudert haben könnte.
In der Himmelsebene liegt die 3σ-Obergrenze der transversalen Rückstoßgeschwindigkeit bei 14 km/s. Nimmt man alle Rückstoßrichtungen im dreidimensionalen Raum als gleich wahrscheinlich an, ergibt sich für die Gesamtgeschwindigkeit eine 3σ-Obergrenze von 94 km/s. Diese statistische Grenze hängt von der Richtungsannahme ab; die Geschwindigkeit des Sterns entlang der Sichtlinie ist weiterhin schwer direkt zu messen.
Wie entstanden die Knotenketten?
Die Knoten stellen eine zusätzliche Anforderung an Modelle der Filamentbildung: Sie müssen sowohl die dünnen radialen Strukturen als auch die Gasverdichtungen entlang dieser Strukturen erklären. Die Arbeit diskutiert Instabilitäten durch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten und thermische Instabilitäten beim raschen Abkühlen des Gases. Beide Prozesse könnten gemeinsam wirken; der genaue Mechanismus bleibt offen.
Pa 30 bietet die seltene Gelegenheit, einen Iax-Überrest aus relativ geringer Entfernung zu untersuchen. Das Team möchte anhand seiner besonderen Gestalt ähnliche Systeme in der Milchstraße und benachbarten Galaxien finden. So könnten die Spuren dieser alten Explosion auch andere Sternenschicksale erhellen.