SN 1181

超新星SN 1181
Pa 30 cropped (SII) cleaned up.jpg
Pa 30是SN 1181的超新星遺跡。在這裡，星雲被看作是從中心恒星輻射出來的細長細絲。
觀測資料 (曆元 J2000)
宿主星系銀河系
星座仙后座
赤經00h 53m 11.2s
赤緯+67° 30′ 02.4″
發現日期1181年8月4日至8月6日
峰值星等 (V)0?
物理性質
值得注意的特色夜間可見185天
其它超新星
Preceded bySN 1054
Succeeded bySN 1572

SN 1181超新星是中國和日本天文學家在1181年8月4日至8月6日首次觀測到，之後被記錄在八個不同的文件中。

在有望遠鏡之前的記錄中，銀河系中只有五顆超新星被毫無疑義地識別出來[1]，它出現在星座仙后座，它在恆星的映襯下動都不動地，在長達185天的夜晚時間裏都能夠看見。F.理查德·史蒂芬森（英语：F. Richard Stephenson）首先體認到西元1181年的這顆客星一定是一顆超新星，因為這種持續185天且在天空中不移動的明亮瞬變，只能是星系中的超新星[2]。

Pa 30

IRAS 00500+671的觀察影像（左圖；X射線影像（XMM）和紅外輪廓（WISE））與示意圖之間的比較[3]。

Pa 30是由業餘天文學家達納·帕契克（英语：Dana Patchick）於2013年在WISE的紅外數據中尋找行星狀星雲時發現的[4]。 這是他蒐索發現的第30個星雲，因此被命名為Pa 30。Pa 30看起來是一個接近圓形的星雲，大小約為171x156弧秒，中心有一顆非常藍的恆星。Pa 30既指星雲（最初編目為IRAS 00500+6713（英语：IRAS 00500+6713）），也指中心的恆星（名稱為WD J005311）。外殼在紅外波段很亮，但在光學的波段非常微弱，起初只能通過[O III]波段的光看到。

在2019年，經由光譜揭示了其中心有一顆非常熱的恆星，其强烈的恆星風以16,000公里/秒的極高速度膨脹，主要由碳、氧和氖組成（不含氫或氦）[5]。這樣的速度只能來自超新星或類似大小的事件，更具體地說，來自兩顆白矮星的合併。X射線光譜學（英语：X-ray spectroscopy）對外殼的研究還揭示了一個非常熱的星雲，其中含有只能在超新星中產生的碳燃燒灰燼[6]。 然而，Pa 30的殘骸是一顆白矮星，而不是傳統的超新星殘骸（中子星或黑洞）。有人認為，Pa 30是一類罕見的超新星的殘骸，稱為「次光度Iax型超新星」，是碳-氧白矮星和氧-氖白矮星的合併產生了殘骸的外殼及超大質量白矮星殘骸。最近在[SII]波段的觀測也揭示了殼內以前從未見過的精細絲狀結構[7][8]。

2021年的一項研究通過[S II]雙峰光譜量測了星雲的膨脹速度約為1,100公里/秒；加上Pa 30的角尺寸和2.3 kpc的蓋亞距離，估計星雲的年齡約為1,000年。這使得Pa 30成為SN 1181事件遺跡的新主要候選者[9]。 此外，星雲的膨脹速度和1181事件的推斷絕對亮度與Iax型超新星一致，使Pa 30成為我們銀河系中唯一的SN Iax遺跡，也是唯一可以詳細研究的遺跡。

溫度接近200,000 K[5]的WD J005311是已知最熱的恆星之一 [10]。中心恆星的極端性質是由56Ni的殘餘放射性衰變提供動力的，由於鎳被完全電離，使得通常為6.0天的半衰期因為電子捕獲後增加到幾個世紀[11]。

3C 58

主条目：3C 58

在2013年之前，這顆超新星出現的區域中，在舊有歷史中唯一可能的常規超新星遺跡是3C 58。這個殘骸有一顆無線電和X射線脈衝星，每秒旋轉約15次。因此，儘管許多研究人員指出這種聯系是有問題的，從歷史上看，SN 1181與3C 58及其脈衝星有關。例如，如果超新星和脈衝星相關聯，那麼脈衝星的旋轉速度應該仍然和它最初形成時一樣快[12]。這與已知是1054年超新星SN 1054殘骸的蟹狀星雲脈衝星形成鮮明對比，後者在基本相同的時間跨度內損失了三分之二的旋轉動能[13]。

3C 58殘骸的年齡已通過多種方法估算[14] [15]。 最直接的是，3C 58膨脹殼的自行已經被量測了三次，得出與距離無關的估計年齡約為3,500年。射電通量下降率的量測具有很大的可變性和不確定性，因此它們對估算殘骸的年齡沒有幫助。由於距離以及假定的能量和密度存在很大的不確定性，涉及殘骸能量和掃掠質量的年齡估計也都是無用的。脈衝星偏離了3C 58的中心，這意味著它的年齡約為3,700年，而如果它的橫向速度很高，它可能會年輕得多。脈衝星的自旋減慢年齡為5,380年。中子星冷卻年齡>5000年。根據這些年齡估計，3C 58的年齡太大，無法與SN 1181聯系起來。

1181超新星在天空的位置可能已經被修訂過，以包括有關「客星」與相鄰中國星官接近程度的額外資訊，從而使原區域誤差得以減少[16]。這個改進的區域不包含3C 58，因為客星並不像報導的那樣靠近華蓋和王良這兩個中國的星官。所以，SN 1181與3C 58沒有關聯。相對的，這個新的小區域包含Pa 30，據獨立報導，它是一顆約800年前的超新星遺跡。

圖集

  • 2023年，布蘭得利·捨費爾（英语：Bradley Schaefer）根據古代中國和日本的觀測，對SN 1181的約束條件（青色區域），以及3C 58和Pa 30的位置[16]。
    2023年，布蘭得利·捨費爾（英语：Bradley Schaefer）根據古代中國和日本的觀測，對SN 1181的約束條件（青色區域），以及3C 58和Pa 30的位置[16]。
  • WISE所呈現的Pa 30
    WISE所呈現的Pa 30
  • Pa 30及其周边星云的假色图像
    Pa 30及其周边星云的假色图像

相關條目

參考資料

  1. ^ Stephenson, F. Richard; Green, David. Historical Supernovae and their Remnants. Clarendon Press. 2002. ISBN 0-19-850766-6. 
  2. ^ Stephenson, F. Richard. A Suspected Supernova in A. D. 1181. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. 1971, 12: 10–38. Bibcode:1971QJRAS..12...10S. 
  3. ^ Ko, Takatoshi; Suzuki, Hiromasa; Kashiyama, Kazumi; Uchida, Hiroyuki; Tanaka, Takaaki; Tsuna, Daichi; Fujisawa, Kotaro; Bamba, Aya; Shigeyama, Toshikazu. A Dynamical Model for IRAS 00500+6713: The Remnant of a Type Iax Supernova SN 1181 Hosting a Double Degenerate Merger Product WD J005311. The Astrophysical Journal. 1 July 2024, 969 (2): 116. Bibcode:2024ApJ...969..116K. arXiv:2304.14669 可免费查阅. doi:10.3847/1538-4357/ad4d99 可免费查阅. 
  4. ^ Kronberger, M.; et al. New Planetary Nebulae and Candidates from Multicolour Multiwavelength Surveys (PDF). Asymmetrical Planetary Nebulae VI conference. 2014. 
  5. ^ 5.0 5.1 Gvaramadze, Vasilii V.; et al. A massive white-dwarf merger product before final collapse. Nature. 2019, 569 (7758): 684–687. Bibcode:2019Natur.569..684G. PMID 31110332. S2CID 90260784. arXiv:1904.00012 可免费查阅. doi:10.1038/s41586-019-1216-1. 
  6. ^ Oskinova, Lidia M.; et al. X-rays observations of a super-Chandrasekhar object reveal an ONe and a CO white dwarf merger product embedded in a putative SN Iax remnant. Astronomy & Astrophysics. 2020, 644: L8. Bibcode:2020A&A...644L...8O. S2CID 221293111. arXiv:2008.10612 可免费查阅. doi:10.1051/0004-6361/202039232. 
  7. ^ Hall, Shannon. Weird supernova remnant blows scientists' minds. Nature. 2023-01-26, 614 (7947): 206. Bibcode:2023Natur.614..206H. PMID 36702966. doi:10.1038/d41586-023-00202-1 可免费查阅 （英语）. 
  8. ^ Fesen, Robert A.; Schaefer, Bradley E.; Patchick, Dana. Discovery of an Exceptional Optical Nebulosity in the Suspected Galactic SN Iax Remnant Pa 30 Linked to the Historical Guest Star of 1181 CE. The Astrophysical Journal Letters. 2023-01-11, 945 (1): L4. Bibcode:2023ApJ...945L...4F. arXiv:2301.04809 可免费查阅. doi:10.3847/2041-8213/acbb67 可免费查阅. 
  9. ^ Ritter, Andreas; et al. The Remnant and Origin of the Historical Supernova 1181 AD. The Astrophysical Journal Letters. 2021, 918 (2): L33. Bibcode:2021ApJ...918L..33R. arXiv:2105.12384 可免费查阅. doi:10.3847/2041-8213/ac2253 可免费查阅. 
  10. ^ Ouellette, Jennifer. Astronomers solve centuries-old mystery of supernova observed in 1181. arstechnica.com. 17 September 2017 [21 August 2024]. 
  11. ^ Shen, Ken J.; Schwab, Josiah. Wait for it: Post-supernova Winds Driven by Delayed Radioactive Decays. The Astrophysical Journal. 2017, 834 (2): 180. Bibcode:2017ApJ...834..180S. arXiv:1610.06573 可免费查阅. doi:10.3847/1538-4357/834/2/180 可免费查阅. 
  12. ^ Panagia, N.; Weiler, K. W. The absolute magnitude and the type classification of SN 1181 equals 3 C 58. Astronomy and Astrophysics. 1980, 82 (3): 389–391. Bibcode:1980A&A....82..389P. 
  13. ^ Galas, C. M. F.; Tuohy, I. R.; Garmire, G. P. Soft X-ray observations of the supernova remnants HB 3 and 3C 58. The Astrophysical Journal Letters. 1980, 236: L13–L16. Bibcode:1980ApJ...236L..13G. doi:10.1086/183188. 
  14. ^ Fesen, Robert; Rudie, Gwen; Hurford, Alan; Soto, Aljeandro. Optical Imaging and Spectroscopy of the Galactic Supernova Remnant 3C 58 (G130.7+3.1). The Astrophysical Journal Supplement Series. 2008, 174 (2): 379–395. Bibcode:2008ApJS..174..379F. S2CID 120672848. doi:10.1086/522781 可免费查阅. 
  15. ^ Kothes, A. Distance and age of the pulsar wind nebula 3C 58. Astronomy and Astrophysics. 2013, 560: A18. Bibcode:2013A&A...560A..18K. S2CID 118595074. arXiv:1307.8384 可免费查阅. doi:10.1051/0004-6361/201219839. 
  16. ^ 16.0 16.1 Schaefer, Bradley 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. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2023-08-01, 523 (3): 3885–3904. Bibcode:2023MNRAS.523.3885S. ISSN 0035-8711. arXiv:2301.04807 可免费查阅. doi:10.1093/mnras/stad717 可免费查阅.