Die Supernova von 1181 hinterließ Gasknoten, die zehnmal breiter sind als die Neptunbahn

Die leuchtenden Streifen, die wie ein gefrorenes Feuerwerk aus Pa 30 herausschießen, sind gar keine Streifen. Neue Aufnahmen des Gemini-North-Teleskops auf Hawaii zeigen, dass jeder Filament eine Kette von Gasknoten ist, die wie Perlen aufgereiht sind, und jeder Knoten ist breit genug, um die Bahnen aller acht Planeten etwa zehnmal zu fassen.

Das ist bedeutsam, denn Pa 30 ist der einzige Ort in unserer Galaxie, an dem Astronomen die Trümmer einer seltenen, halb fehlgeschlagenen Art von Sternenexplosion untersuchen können, bei der der Überlebende noch darin sitzt. Die Knoten sind der erste genaue Blick darauf, wie diese Trümmer auseinanderbrachen, und die Position des Sterns deutet darauf hin, dass die Explosion weitaus gleichmäßiger war als die meisten Supernovae.

Pa 30 ist der wahrscheinliche Überrest eines „Gaststerns“, den Astronomen im mittelalterlichen China und Japan sowie arabische Quellen im Sternbild Kassiopeia hell leuchten sahen. Heute sieht der Nebel wie ein Löwenzahn-Samenkopf aus: eine Kugel aus radialen Filamenten um einen extrem heißen Zentralstern. Die neuen Beobachtungen unter der Leitung von Tim Cunningham vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian und Ilaria Caiazzo vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) zeigen etwa zehnmal mehr dieser Filamente als jedes frühere Bild.

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„Der planetare Bereich unseres Sonnensystems würde etwa zehnmal in jeden Knoten passen, mit reichlich Platz“, sagte Caiazzo. „Die Knoten sind auffallend gleichmäßig. Wir sind gespannt darauf, sie zu modellieren.“

Wie Gemini North die Knoten aus dem Sternenlicht hervorholte

Das Team nutzte den Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) am Gemini North, das mehr als 4.200 Meter hoch auf dem Maunakea steht. Statt des gesamten sichtbaren Lichts sammelten sie mit Schmalbandfiltern nur das Leuchten bestimmter Atome: ionisierter Schwefel, der rot leuchtet, und doppelt ionisierter Sauerstoff, der blaugrün leuchtet. Durch die Ausblendung von allem anderen hebt sich das schwache Gas vor dem dahinterliegenden, dichten Sternfeld ab.

Im Schwefellicht stieg die Anzahl der nachgewiesenen Filamente um etwa eine Größenordnung im Vergleich zu früheren Studien. Bei genauer Betrachtung waren diese Filamente keine glatten Linien, sondern Kaskaden von Knoten oder Klumpen. Die Sauerstoffbilder lieferten ein zweites Ergebnis: die erste Bestätigung, dass das diffuse Sauerstoffleuchten, das in früheren Beobachtungen gesehen wurde, von denselben Filamenten wie der Schwefel stammt, nicht von einer separaten Wolke.

Die Vermessung der Knoten bedeutete, an der Grenze dessen zu arbeiten, was die Atmosphäre zulässt. Die mittlere Breite eines Schwefelfilaments betrug 0,7 Bogensekunden, nur geringfügig breiter als die 0,5 Bogensekunden Unschärfe der Luft über dem Teleskop in jener Nacht. Dieser geringe Überschuss bedeutet, dass die Filamente teilweise aufgelöst sind, und impliziert einen typischen Knotendurchmesser von etwa 10^16 Zentimetern, also rund 100 Milliarden Kilometern.

Pa 30 in greifbaren Zahlen

Neptuns Bahn hat einen Durchmesser von etwa 9 Milliarden Kilometern, ein einzelner Knoten in Pa 30 umspannt also mehr als zehn davon nebeneinandergelegt. Das ist etwa das 670-fache der Entfernung zwischen Erde und Sonne, und der Nebel ist mit Ketten dieser Knoten durchzogen.

Pa 30 befindet sich etwa 7.500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das klingt weit weg, aber es ist viel näher als das Zentrum der Milchstraße, das etwa 26.000 Lichtjahre entfernt ist, und diese Nähe ist der einzige Grund, warum die Knoten sichtbar sind. „Wir können diese Details sehen, weil Pa 30 in der Nähe der Erde liegt“, sagte Caiazzo.

Der Stern im Herzen des Nebels, katalogisiert als IRAS 00500+6713, glüht mit etwa 200.000 Grad Celsius, mehr als 30-mal heißer als die Oberfläche der Sonne. Er treibt einen Wind von etwa 16.000 Kilometern pro Sekunde an, über 5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Die Supernova, die ihn hervorbrachte, ist eine von nur fünf in der Milchstraße, die von der Erde aus beobachtet wurden, bevor das Teleskop erfunden wurde.

Der Stern, der nie einen Kick bekam

Die meisten Supernovae zerstören ihren Stern oder hinterlassen einen kompakten Leichnam. Pa 30 gehört zu einer selteneren Klasse namens Typ Iax: energieärmere, unvollständige thermonukleare Explosionen, die einen lädierten Überlebenden zurücklassen, der den Spitznamen „Zombie-Stern“ trägt. Forscher haben vorgeschlagen, dass diese Explosion durch eine Kollision zwischen zwei Weißen Zwergen begann, den dichten, erdgroßen Überresten von Sternen, die ihren Brennstoff aufgebraucht haben. Pa 30 ist der einzige bekannte Überrest vom Typ Iax in der Milchstraße. Einige ähnliche Objekte existieren in anderen Galaxien, aber dies ist der einzige, bei dem Teleskope den Überlebenden sehen können.

Bei asymmetrischen Explosionen erhält der überlebende Stern einen „Kick“, der ihn vom Zentrum seiner Trümmer wegtreiben lässt. Die Gemini-Aufnahmen setzen den Nebelmittelpunkt genau dort, wo der Stern ist. Das Team legte eine Obergrenze von etwa 100 Kilometern pro Sekunde für einen seitlichen Kick fest, winzig im Vergleich zum eigenen Wind des Sterns.

„Explosionen erhalten den Impuls. Wenn die Explosion selbst perfekt symmetrisch war, sollten auch die Auswurfmassen symmetrisch sein, und der überlebende Stern sollte keinen nennenswerten Kick erhalten“, sagte Caiazzo. „Wir sehen praktisch überhaupt keine Bewegung des Sterns weg.“

Was die Knoten nicht klären

Die Bilder zeigen die Knoten, aber nicht, was sie verursacht hat. Die Forscher vermuten, dass Schwankungen in Temperatur oder Dichte des Gases um den Stern die ausströmenden Trümmer in Klumpen zerbrochen haben könnten, aber kein Modell hat bisher solch regelmäßige Ketten reproduziert. Caiazzos eigene Beschreibung – auffallend gleichmäßig und darauf wartend, modelliert zu werden – ist eher eine offene Frage als eine Antwort.

Die Größenmessung beruht zudem auf einem schmalen Spielraum. Die Filamente sind nur geringfügig breiter als die atmosphärische Unschärfe, daher ist der Knotendurchmesser eine Schlussfolgerung aus teilweise aufgelösten Profilen, keine saubere Messung einzelner Knoten. Die Sauerstoffbilder wurden unter schlechteren Bedingungen aufgenommen, mit Breiten von etwa 1 Bogensekunde, die der Unschärfe selbst entsprechen.

Die Kick-Grenze gilt nur für Bewegungen quer zum Himmel. Bilder können keine Bewegung auf uns zu oder von uns weg messen, und eine frühere Studie derselben Gruppe mit dem Keck Cosmic Web Imager fand mehr Trümmer auf einer Seite als auf der anderen entlang unserer Sichtlinie, was nach ihrer Aussage auf eine asymmetrische Explosion hindeuten könnte. Dies mit einem Stern in Einklang zu bringen, der sich kaum seitlich bewegt hat, ist Teil der unvollendeten Arbeit. Selbst die Verbindung zur historischen Supernova beruht auf Alter, Position und Helligkeit, die passen, nicht auf einer direkten Signatur.

Vom Gaststern zu Pa 30

Laut NOIRLab dokumentieren acht separate Texte das Ereignis. Beobachter bemerkten den neuen Stern erstmals zwischen dem 4. und 6. August 1181, und er blieb 185 Tage lang in der Kassiopeia sichtbar. Jahrzehntelang brachten Astronomen ihn mit einem Überrest namens 3C 58 in Verbindung, aber das geschätzte Alter dieses Objekts passte nie richtig.

Pa 30 selbst tauchte erst 2013 auf, als der Amateurastronom Dana Patchick es in Infrarotdaten des Wide-field Infrared Survey Explorer der NASA während einer Citizen-Science-Suche nach planetarischen Nebeln entdeckte. Es war der 30. Nebel, den er fand. Im Jahr 2021 maß ein Team unter der Leitung von Andreas Ritter einen Schock, der sich mit etwa 1.100 Kilometern pro Sekunde bewegte, und ein Expansionsalter von rund 1.000 Jahren, mit einer Himmelsposition innerhalb von 3,5 Grad der chinesischen und japanischen Berichte. Im Jahr 2024 nutzten Cunningham und Caiazzo den Keck Cosmic Web Imager, um zu zeigen, dass die Trümmer fast frei nach außen treiben, was sie als starke Bestätigung dafür bezeichneten, dass der Nebel vom Ereignis von 1181 stammt.

„Zuverlässige historische Aufzeichnungen von Sternenexplosionen reichen nur etwa tausend Jahre zurück. Nach allem, was wir wissen, könnten durchaus ähnliche Überreste noch im Dunkeln in unserer eigenen Galaxie lauern“, sagte Cunningham.

Häufige Fragen zu Pa 30 und der Supernova von 1181

Was ist Pa 30?

Pa 30 ist ein Nebel im Sternbild Kassiopeia, etwa 7.500 Lichtjahre entfernt, bestehend aus radialen Gasfilamenten um einen sehr heißen überlebenden Stern. Es ist der wahrscheinliche Überrest der Supernova, die chinesische, japanische und arabische Quellen im Jahr 1181 aufzeichneten.

Kann man die Supernova von 1181 heute sehen?

Nicht mit bloßem Auge. Die Explosion verblasste nach etwa sechs Monaten, und ihr Überrest Pa 30 ist so lichtschwach, dass er erst 2013 in Infrarot-Durchmusterungsdaten identifiziert wurde. Seine Filamente zeigen sich nur in Tiefaufnahmen großer Teleskope wie Gemini North.

Was ist eine Typ-Iax-Supernova?

Es ist eine schwächere, unvollständige Version der thermonuklearen Explosionen, die Weiße Zwerge zerstören. Anstatt den Stern vollständig zu zertrümmern, hinterlässt sie einen beschädigten Überlebenden, oft Zombie-Stern genannt. Pa 30 ist der einzige bekannte Überrest dieses Typs in der Milchstraße.

Wie groß sind die Knoten in Pa 30?

Die Studie schätzt einen typischen Knotendurchmesser von etwa 10^16 Zentimetern, rund 100 Milliarden Kilometer. Nach Angaben des Teams würde die Region unseres Sonnensystems, die die Planeten enthält, etwa zehnmal in jeden Knoten passen.

Was als Nächstes kommt

Das Team möchte nun modellieren, wie sich solche regelmäßigen Knotenketten gebildet haben. Sie planen auch, die charakteristischen Merkmale von Pa 30 als Vorlage zu nutzen, um die Milchstraße und nahe Galaxien nach ähnlichen Überresten zu durchsuchen. „Die Astronomie ist in die Ära der großen Datenmengen eingetreten“, sagte Cunningham. „Unsere Ergebnisse werden uns helfen, die riesigen Datensätze zu durchforsten.“ Die Studie wurde am 6. Oktober 2026 in The Astrophysical Journal veröffentlicht.

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

Schlagwörter: Astronomie, Supernova, Gemini North, NOIRLab, Pa 30, SN 1181

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