1181年爆發的超新星留下串珠般的氣體結，每一個都比海王星軌道寬10倍

從Pa 30中像凝固的煙火般爆發出的發光條紋，其實根本不是條紋。夏威夷雙子座北望遠鏡的新影像顯示，每一條絲狀結構都是一串氣體結節，如珍珠般串聯，而每個結節的寬度足以容納八大行星的軌道約十倍有餘。

這之所以重要，是因為Pa 30是銀河系中唯一一處天文學家能研究一種罕見、半失敗的恆星爆炸殘骸，且倖存者仍留在其中的地方。這些結節是人們首次近距離觀察該殘骸如何碎裂，而恆星的位置顯示，這次爆炸遠比大多數超新星更為均勻。

Pa 30很可能是中世紀中國、日本以及阿拉伯文獻記載中，在仙后座燃燒的「客星」所留下的遺骸。如今，這團星雲看起來像一朵蒲公英的種子頭：一個由徑向絲狀結構組成的球體，環繞著一顆極高溫的中心恆星。這項由哈佛-史密松天體物理中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）的蒂姆·坎寧安（Tim Cunningham）與奧地利科學技術研究所（Institute of Science and Technology Austria, ISTA）的伊拉里亞·卡亞佐（Ilaria Caiazzo）領導的新觀測，揭示了比以往任何影像多出約十倍的絲狀結構。

卡亞佐說：「我們太陽系的行星區域，每個結節大約能容納十次還有餘。這些結節非常均勻，令人驚嘆。我們很興奮嘗試對它們進行建模。」

雙子座北望遠鏡如何從星光中提取結節

團隊使用了位於莫納克亞山海拔超過4,200公尺的雙子座北望遠鏡上的雙子多目標光譜儀（GMOS）。他們並非收集所有可見光，而是使用窄帶濾光片，只讓特定原子的輝光通過：電離硫（發出紅光）和雙電離氧（發出藍綠光）。阻擋其他一切光線，使得微弱氣體在背後密集的星場中凸顯出來。

在硫光下，檢測到的絲狀結構數量比先前研究增加了約一個數量級。仔細觀察，這些絲狀結構並非平滑的線條，而是結節或團塊的瀑布。氧的影像帶來了第二個結果：首次確認先前觀測中看到的彌散氧輝光來自與硫相同的絲狀結構，而非來自單獨的雲氣。

測量這些結節意味著在大氣條件允許的極限邊緣工作。硫絲狀結構的中位寬度為0.7角秒，僅比當晚望遠鏡上方空氣的0.5角秒模糊略寬。這一微小超出意味著絲狀結構已被部分解析，並暗示典型的結節直徑約為10^16公分，即大約1,000億公里。

Pa 30的數字，讓你感受其規模

海王星的軌道直徑約為90億公里，因此Pa 30中的一個結節橫跨超過十個並排的海王星軌道。這大約是地球與太陽距離的670倍，而星雲中貫穿著這些結節的鏈條。

Pa 30距離地球約7,500光年。聽起來很遙遠，但遠比銀河系中心（約26,000光年）近得多，而這種接近正是能看到這些結節的全部原因。卡亞佐說：「我們能看到這麼多細節，是因為Pa 30離地球很近。」

星雲中心的恆星，編號為IRAS 00500+6713，溫度約為攝氏20萬度，比太陽表面溫度高出30倍以上。它驅動著每秒約16,000公里的風，超過光速的5%。產生它的超新星是望遠鏡發明前，在地球上觀測到的銀河系中僅有的五顆超新星之一。

從未被踢開的恆星

大多數超新星會摧毀其恆星，或留下一個緻密的殘骸。Pa 30屬於一種更罕見的類型，稱為Iax型：能量較低、不完全的熱核爆炸，會留下一個受損的倖存者，綽號「殭屍星」。研究人員提出，這顆恆星可能始於兩顆白矮星的碰撞——白矮星是恆星耗盡燃料後留下的緻密、地球大小的殘骸。Pa 30是銀河系中已知唯一的Iax型超新星殘骸。在其他星系中存在一些類似天體，但這是唯一一個望遠鏡能看到倖存者的。

在非對稱的爆炸中，倖存的恆星會受到一個「踢擊」，使其漂離其殘骸的中心。雙子望遠鏡的影像顯示星雲的中心正好位於恆星所在處。團隊將任何橫向踢擊的上限設定為約每秒100公里，與恆星自身的風相比微不足道。

卡亞佐說：「爆炸守恆動量。如果爆炸本身是完全對稱的，噴發物也應該對稱，倖存的恆星不應受到顯著的踢擊。我們幾乎看不到恆星有任何移動。」

結節未能解決的問題

影像顯示了結節，但未顯示其成因。研究人員認為，恆星周圍氣體的溫度或密度變化可能將向外流出的殘骸破碎成團塊，但尚無模型能複製出如此規律的鏈條。卡亞佐自己的描述——「非常均勻，等待建模」——是一個開放性問題，而非答案。

尺寸測量也依賴於一個微小的餘量。絲狀結構僅比大氣模糊略寬，因此結節直徑是從部分解析的輪廓推斷而來，並非對個別結節的乾淨測量。氧的影像是在較差條件下拍攝的，寬度約1角秒，與模糊本身相符。

踢擊上限僅適用於橫向運動。影像無法測量朝向或遠離我們的運動，而同一團隊先前使用凱克宇宙網成像儀（Keck Cosmic Web Imager）的研究發現，沿著我們的視線方向，一側的殘骸比另一側多，他們表示這可能暗示爆炸不對稱。將這一點與幾乎沒有橫向移動的恆星協調起來，是尚未完成的工作的一部分。即使是與歷史超新星的關聯，也僅基於年齡、位置和亮度吻合，而非直接證據。

從客星到Pa 30

據NOIRLab稱，有八份獨立文獻記載了這一事件。觀測者最初於1181年8月4日至6日期間注意到這顆新星，它在仙后座中持續可見185天。幾十年來，天文學家將其與一個名為3C 58的殘骸聯繫起來，但該天體的估計年齡始終無法吻合。

Pa 30本身直到2013年才被發現，當時業餘天文學家達納·帕蒂克（Dana Patchick）在NASA的廣域紅外線巡天探測器（WISE）的紅外數據中，於一項公民科學搜尋行星狀星雲的計劃中發現了它。這是他發現的第30個星雲。2021年，由安德烈亞斯·里特（Andreas Ritter）領導的團隊測量到一個以約每秒1,100公里移動的衝擊波，膨脹年齡約為1,000年，天空位置與中日文獻記載相差在3.5度以內。2024年，坎寧安和卡亞佐使用凱克宇宙網成像儀顯示，殘骸幾乎自由地向外漂流，他們稱這是星雲來自1181年事件的強有力確認。

坎寧安說：「可靠的恆星爆炸歷史記錄僅能追溯到約一千年前。據我們所知，銀河系中很可能還有類似的殘骸潛伏在黑暗中。」

關於Pa 30與1181年超新星的常見問題

什麼是Pa 30？

Pa 30是位於仙后座的一個星雲，距離地球約7,500光年，由圍繞一顆極高溫倖存恆星的徑向絲狀氣體結構組成。它是中國、日本和阿拉伯文獻記載的1181年超新星的可能殘骸。

今天還能看見1181年的超新星嗎？

肉眼看不見。爆炸約六個月後便逐漸消失，其殘骸Pa 30非常暗淡，直到2013年才在紅外巡天數據中被識別出來。它的絲狀結構只有在雙子座北望遠鏡等大型望遠鏡的深空影像中才能顯現。

什麼是Iax型超新星？

它是摧毀白矮星的熱核爆炸中較弱、不完全的版本。它不會將恆星完全炸碎，而是留下一個受損的倖存者，常被稱為殭屍星。Pa 30是銀河系中已知唯一的此類殘骸。

Pa 30中的結節有多大？

論文估計典型的結節直徑約為10^16公分，大約1,000億公里。根據團隊的說法，我們太陽系中容納行星的區域，每個結節大約能容納十次。

接下來會怎樣

團隊現在希望建模如此規律的結節鏈是如何形成的。他們也計劃利用Pa 30的獨特特徵作為模板，在銀河系和鄰近星系中搜尋類似的殘骸。坎寧安說：「天文學已進入大數據時代。我們的發現將幫助我們篩選龐大的數據集。」該研究於2026年10月6日發表在《天文物理期刊》上。

參考文獻： Cunningham et al., “Detection of Knots in the Type Iax Supernova Remnant Pa 30,” The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae9cb2

標籤: 天文學, Gemini North, NOIRLab, Pa 30, SN 1181, 白矮星