Wyniki badań opublikowane na łamach czasopisma The Astrophysical Journal dostarczają najbardziej szczegółowego obrazu zjawiska powiązanego z historyczną supernową, zarejestrowaną na niebie niemal 850 lat temu.
Obiekt Pa 30, zidentyfikowany pierwotnie w 2013 roku przez astronoma-amatora, został powiązany z wybuchem nowej gwiazdy odnotowanym w 1181 roku w niezależnych kronikach japońskich, chińskich i arabskich. Stanowi on jedną z zaledwie pięciu supernowych znanych z zapisków przedteleskopowych, których pozostałości udało się jednoznacznie zlokalizować.
Mgławica znajduje się około 7500 lat świetlnych od Ziemi i jest unikalnym w naszej Galaktyce przykładem supernowej typu Iax, rzadkiej podklasy eksplozji termojądrowych wywołanych zderzeniem dwóch wypalonych białych karłów o rozmiarach Ziemi, po którym w epicentrum przetrwało zdegenerowane jądro gwiezdne.
Wykorzystując instrumenty 8,1-metrowego teleskopu Gemini North, zlokalizowanego na szczycie wulkanu Mauna Kea, badacze przeanalizowali linie emisyjne zjonizowanej siarki ([S II]) w czerwonej części widma oraz podwójnie zjonizowanego tlenu ([O III]) w barwach niebiesko-zielonych.
Obserwacje [S II] ujawniły około dziesięciokrotnie więcej struktur włóknistych niż dotychczasowe ekspozycje. Analiza wykazała, że smugi te tworzą uderzająco jednorodne, kuliste skupiska gazu – każdy pojedynczy węzeł w łańcuchu ma rozmiary wystarczające, by z zapasem pomieścić dziesięciokrotność orbity Neptuna, najdalszej planety Układu Słonecznego.
Kluczowym odkryciem dynamiki wybuchu jest niemal idealnie centralne położenie ocalałej pozostałości po gwieździe wewnątrz mgławicy. W większości asymetrycznych supernowych proces odrzucania materii nadaje gwieździe silny impuls odrzutu, wyrzucający ją z punktu wybuchu. Precyzyjne wyznaczenie górnej granicy prędkości poprzecznej jądra w Pa 30 wykazało, że gwiazda praktycznie nie przemieszcza się względem środka mgławicy.
Zgodnie z zasadą zachowania pędu oznacza to, że sam proces eksplozji i ekspansji materii przebiegł z rzadko spotykaną, niemal idealną symetrią sferyczną, co stanowi kluczową wskazówkę dla fizyków modelujących hydrodynamiczne niestabilności towarzyszące fuzji zdegenerowanej materii węglowo-tlenowej.
Niezwykły charakter centralnej „gwiazdy zombie” rzuca nowe światło na granice niszczycielskiej siły eksplozji termojądrowych. W standardowych supernowych typu Ia biały karzeł ulega całkowitej dezintegracji, nie pozostawiając po sobie żadnego zwartego obiektu centralnego. W przypadku podtypu Iax deflagracja jądrowa okazuje się jednak zbyt słaba energetycznie, by w całości rozerwać układ na strzępy – odrzuca jedynie zewnętrzne powłoki zderzających się ciał, pozostawiając egzotyczne, częściowo przetworzone jądro o skrajnej gęstości, które wciąż emituje intensywny wiatr gwiazdowy rozdmuchujący otaczającą mgławicę. Pa 30 jest jedynym znanym miejscem w Drodze Mlecznej, gdzie ten nietypowy relikt ewolucji gwiazdowej można poddać bezpośrednim badaniom spektroskopowym o tak wysokiej rozdzielczości kątowej.
Jak podkreślają autorzy pracy, zjawiska typu Iax – choć w skali kosmicznej rzadkie – wcale nie muszą być anomaliami jednostkowymi w naszej Galaktyce. Ponieważ wiarygodne kroniki astronomiczne obejmują zaledwie ostatnie tysiąclecie, dziesiątki podobnych struktur powstałych w odleglejszej przeszłości może wciąż ukrywać się w ciemnościach dysku galaktycznego, czekając na identyfikację w erze wielkich przeglądów nieba. W odległych galaktykach pozostałości po niepełnych eksplozjach jawią się jedynie jako nierozdzielne punkty świetlne, dlatego szczegółowa sygnatura chemiczna i geometryczna wyznaczona dla Pa 30 posłuży jako cyfrowy wzorzec do automatycznego przeszukiwania baz danych teleskopów nowej generacji w poszukiwaniu kolejnych układów ocalonych z termojądrowej katastrofy.
