约 7,500 光年外的 Pa 30,是 1181 年客星遗迹的首要候选。新图像把它烟花般的细丝分解成一串串气体团块,让天文学家得以追查这场罕见爆炸如何留下恒星,又如何塑造周围的物质。

文章重点

  • 新图像辨认出的细丝数量约为以往十倍,并显示细丝由一连串气体团块组成。
  • 团块的代表尺度约为 10¹⁶ 厘米;它们接近图像分辨率极限,大小仍属于估算。
  • 中央恒星的横向反冲速度在 3σ 水平下低于每秒 14 千米;三维速度限制还依赖方向分布假设。

Pa 30 星云向外伸展的细丝,如今显露了珠串般的细节。由 Tim Cunningham 与 Ilaria Caiazzo 共同领导的团队,利用夏威夷双子北望远镜的 GMOS 仪器拍摄深度窄带图像,发现原来看似平滑的放射状亮纹,沿途串起了一个个气体团块。

1181 年客星留下的线索

距离地球约 7,500 光年的 Pa 30,直到 2013 年才由业余天文学家 Dana Patchick 在 WISE 红外数据中发现。它是 1181 年历史客星 SN 1181 遗迹的首要候选;当年的天象曾见于中国、日本和阿拉伯的记录。

论文图 1 的右下特写面板,橙色细丝沿途有一连串明亮气体团块,保留赤经及赤纬坐标
论文图 1 的右下局部:气体细丝沿途串起明亮团块,原图的坐标网格与标示完整保留。来源:Cunningham et al. (2026), ApJ 1010, 28,CC BY 4.0;局部裁切。

2023 年的研究已看见数十条向外延伸的细丝;2024 年的光谱研究则发现,抛射物的速度大致符合自由膨胀,也进一步支持它与 SN 1181 的关联。中央仍有恒星存活,加上抛射物缺乏氢和氦,使研究者把这个系统解读为较暗、能留下残存恒星的 Iax 型热核超新星遗迹。

NOIRLab 官方变焦影片,逐步拉近 Pa 30 超新星遗迹。图像来源:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA。

细丝放大,气体成串

新观测分别追踪一次电离硫的 [S II] 辐射和二次电离氧的 [O III] 辐射。硫图像辨认出的细丝约为以往十倍;氧图像也显示同一批细丝所在的位置,让过去较模糊的氧辐射有了清晰的结构对应。

论文图 4 上方面板,蓝色等高线标示星云中心的不确定范围,红色标记为中央恒星在 2025 年的位置及回推的 1181 年位置
论文图 4 上方:蓝线是星云中心的 1σ、2σ、3σ 范围;红标记是恒星的 2025 年位置及依 Gaia 自行回推的 1181 年位置。红箭头表示自行;反冲另由恒星相对星云中心的偏移限制。来源:Cunningham et al. (2026), ApJ 1010, 28,CC BY 4.0;局部裁切。

这些团块的代表直径约为 10¹⁶ 厘米,换算约 670 个天文单位,约为海王星轨道直径的十一倍。不过,它们只刚刚超出大气视宁度造成的模糊尺度,尺寸仍属于初步估算;沿细丝看似相近的间距,也会受到前后结构重叠的投影影响。

细丝指回中央恒星

团队还用滚动霍夫变换测量细丝的方向,找出它们共同指回的星云中心。这个位置与中央恒星 IRAS 00500+6713 一致,对爆炸把恒星推离中心的反冲速度设下了限制。

在天空平面内,横向反冲速度的 3σ 上限为每秒 14 千米。若再假设三维空间中每个反冲方向同样可能,总速度的 3σ 上限为每秒 94 千米。后者是带有方向假设的统计限制;恒星的视线方向速度仍难直接测量。

珠串如何形成?

团块为细丝成因增加了一道必须解答的问题:模型既要产生细长的放射状结构,也要解释沿途的凝聚。论文讨论了流速差引发的不稳定性,以及气体快速冷却造成的热不稳定性;它们可能共同塑造团块,具体机制仍待比较。

Pa 30 提供了一个难得能近距离研究的 Iax 型遗迹。研究团队希望利用它的独特形态,寻找银河系与邻近星系中尚未辨认的同类系统,把这一场古老爆炸留下的线索,延伸至更多恒星的结局。