Введение

Сверхновая в созвездии Телец; видимая с 1054 по 1056 год.

SN 1054 — сверхновая, которая впервые была замечена в 1054 году и оставалась видимой до 1056 года. Это событие было зафиксировано в современной китайской астрономии, и ссылки на него также найдены в более позднем (XIII век) японском документе, а также в документе из исламского мира. Кроме того, существует ряд предполагаемых упоминаний из европейских источников, записанных в XV веке, а также пиктограмма, связанная с культурой предков Пуэбло, найденная возле места Пенаско Бланко в Нью-Мексико, США. Пирамиды в Кахокии, расположенной на Среднем Западе Соединенных Штатов, возможно, были построены в ответ на появление сверхновой в небе. Остаток SN 1054, состоящий из обломков, выброшенных во время взрыва, известен как Туманность Краба. Она расположена в небе рядом со звездой ζ Тельца (ζ Tauri). Ядро взорвавшейся звезды сформировало пульсар, названный Пульсаром Краба (или PSR B0531+21). Туманность и содержащийся в ней пульсар — одни из наиболее изученных астрономических объектов за пределами Солнечной системы. Это одна из немногих галактических сверхновых, дата взрыва которой хорошо известна. Оба объекта являются самыми яркими в своих категориях. По этим причинам, а также из-за важной роли, которую она неоднократно играла в современной астрономии, SN 1054 является одной из самых известных сверхновых в истории астрономии. Туманность Краба легко наблюдается астрономами-любителями благодаря своей яркости и была каталогизирована на ранних этапах профессиональными астрономами задолго до того, как была понята и идентифицирована её истинная природа. Когда французский астроном Шарль Мессье наблюдал за возвращением кометы Галлея в 1758 году, он принял туманность за комету, поскольку не знал о её существовании. Мотивированный этой ошибкой, он создал свой каталог некометных туманных объектов, Каталог Мессье, чтобы избежать подобных ошибок в будущем. Туманность каталогизирована как первый объект Мессье, или M1.

Определение сверхновой

Туманность Краба была идентифицирована как остаток сверхновой SN 1054 между 1921 и 1942 годами, сначала спекулятивно (1920-е годы), с некоторой правдоподобностью к 1939 году, и вне разумного сомнения Яном Оортом в 1942 году. В 1921 году Карл Отто Лэмпленд первым объявил, что он заметил изменения в структуре туманности Краба. Это объявление произошло в то время, когда природа туманностей на небе была совершенно неизвестна. Их характер, размер и расстояние были предметом споров. Наблюдение за изменениями в таких объектах позволяет астрономам определить, является ли их пространственное расширение "малым" или "большим", в том смысле, что заметные колебания в объекте, столь обширном, как наш Млечный Путь, не могут быть замечены в течение небольшого периода времени, например, в течение нескольких лет, тогда как такие существенные изменения возможны, если размер объекта не превышает диаметр нескольких световых лет. Замечания Лэмпленда были подтверждены несколько недель спустя Джоном Чарльзом Дунканом, астрономом из обсерватории Маунт-Уилсон. Он воспользовался фотографическим материалом, полученным с помощью оборудования и эмульсий, которые не изменились с 1909 года; в результате сравнение со старыми снимками было легким и подчеркнуло общее расширение облака. Точки удалялись от центра, причем скорость удаления увеличивалась с расстоянием от него. Также в 1921 году Кнут Лундмарк собрал данные о "гостевых звездах", упомянутых в китайских хрониках, известных на Западе. Он основывал это на более ранних работах, проанализировав различные источники, такие как "Вэньсянь Тункао", впервые изученный с астрономической точки зрения Жаном Батистом Био в середине XIX века. Лундмарк приводит список из 60 предполагаемых новых звезд – тогдашний общий термин для звездного взрыва, – фактически охватывающий то, что теперь понимается как два различных явления: новые и сверхновые. Новая 1054 года, уже упомянутая Био в 1843 году, входит в этот список. В примечании внизу страницы указано, что расположение этой гостевой звезды находится "вблизи NGC 1952" – одного из названий туманности Краба, – но явной связи между ними, по-видимому, не устанавливается. В 1928 году Эдвин Хаббл первым отметил, что изменяющийся вид туманности Краба, увеличивающейся в размерах, указывает на то, что это остаток звездного взрыва. Он понял, что видимая скорость изменения ее размера означает, что взрыв, породивший ее, произошел всего девять веков назад (наблюдаемый с Земли), что помещает дату взрыва в период, охватываемый компиляцией Лундмарка. Он также отметил, что единственная возможная новая в области созвездия Тельца (где находится облако) – это сверхновая 1054 года, возраст которой, по оценкам, соответствует взрыву, датируемому началом второго тысячелетия. Таким образом, Хаббл правильно заключил, что это облако является остатком взрыва, наблюдаемого китайскими астрономами. Комментарий Хаббла оставался относительно неизвестным, поскольку физическая природа взрыва в то время была не изучена. Одиннадцать лет спустя, когда Уолтер Бааде и Фриц Цвикки подчеркнули, что сверхновые – чрезвычайно яркие явления, и когда Цвикки предложил их природу, Николас Майалл предположил, что звезда 1054 года на самом деле была сверхновой, основываясь на скорости расширения облака, измеренной спектроскопически, что позволяет астрономам определять его физический размер и расстояние, которое он оценил в 5000 световых лет. Это было сделано при предположении, что скорости расширения вдоль линии взгляда и перпендикулярно ей одинаковы. Основываясь на упоминании яркости звезды в первых документах, обнаруженных в 1934 году, он пришел к выводу, что это была сверхновая, а не новая. Этот вывод был впоследствии уточнен, что побудило Майалла и Яна Оорта в 1942 году более внимательно проанализировать исторические записи, касающиеся гостевой звезды (см. ниже). Эти новые записи, в целом и взаимно согласующиеся, подтверждают первоначальные выводы Майалла и Оорта 1939 года, и идентификация гостевой звезды 1054 года установлена вне всякого разумного сомнения. Большинство других исторических сверхновых не подтверждены столь убедительно: сверхновые первого тысячелетия (SN 185, SN 386 и SN 393) установлены на основе единственного документа каждая, и поэтому не могут быть подтверждены; в отношении предполагаемой исторической сверхновой, последовавшей за сверхновой 1054 года, SN 1181, существуют обоснованные сомнения относительно предполагаемого остатка (3C58) и объекта, возраст которого составляет менее 1000 лет. Однако другие исторические сверхновые, о которых имеются письменные свидетельства, предшествующие изобретению телескопа (SN 1006, SN 1572 и SN 1604), установлены с уверенностью. Сверхновые эпохи телескопов, конечно же, с уверенностью связаны со своими остатками, когда они наблюдаются, но в пределах Млечного Пути ни одна не известна.

Исторические записи

SN 1054 – одна из восьми сверхновых в Млечном Пути, которые удалось идентифицировать благодаря сохранившимся письменным свидетельствам, описывающим взрыв. В девятнадцатом веке астрономы проявили интерес к историческим записям. Они собирали и изучали эти записи в рамках своих исследований последних новых звезд, комет, а впоследствии и сверхновых. Первыми западными учеными, предпринявшими систематический сбор данных из китайских источников, были отец и сын Био. В 1843 году синолог Эдуард Био перевел для своего отца, астронома и физика Жана Батиста Био, отрывки из астрономического трактата 348-томной китайской энциклопедии "Вэньсянь Тункао". Почти через 80 лет, в 1921 году, Кнут Лундмарк провел аналогичную работу, опираясь на большее количество источников. В 1942 году Ян Оорт, будучи уверенным, что туманность Краб является "гостевой звездой" 1054 года, описанной китайскими астрономами, обратился к синологу Дюйвендаку с просьбой помочь ему собрать новые данные о наблюдениях этого события.

Китайская астрономия

Звездные объекты, временно появлявшиеся на небе, китайские астрономы называли "гостевыми звездами" (kè xīng 客星). Гостевая звезда 1054 года появилась во время правления императора Ренцзуна из династии Сун (960–1279). Соответствующий год в китайских документах записан как "первый год эпохи Чжихе". Чжихе – название эпохи, использовавшееся во время правления императора Ренцзуна, и соответствует годам 1054–1056, следовательно, первый год эпохи Чжихе соответствует 1054 году. Некоторые из китайских описаний хорошо сохранились и детализированы. Самые древние и подробные отчеты содержатся в трудах "Сун Хуйяо" и "Сун Ши" – историографических произведениях, сохранившийся текст которых был отредактирован, возможно, в течение нескольких десятилетий после события. Существуют также более поздние записи, отредактированные в XIII веке, которые не обязательно являются независимыми от более ранних. Три отчета, по-видимому, связаны, поскольку они описывают угловое расстояние от гостевой звезды до Дзеты Тельца как "возможно, несколько дюймов", однако они явно расходятся в дате появления звезды. В двух старых упоминается день цзичжоу 己丑, а в третьем, "Сюй Цзычжи Тунцзянь Чанбянь", – день ичжоу 乙丑. Эти обозначения относятся к китайскому шестидесятилетнему циклу, соответствующему номерам 26 и 2 цикла, что, в контексте их упоминания, соответствует соответственно 4 июля и 10 июня. Поскольку редакция третьего источника датируется значительно более поздним временем (1280 год), а два иероглифа схожи, это легко объяснить как ошибку при переписывании, исторической датой является цзичжоу 己丑, 4 июля. Описание местоположения гостевой звезды как "к юго-востоку от Тяньгуаня, возможно, в несколько дюймов от него" ставит в тупик современных астрономов, поскольку туманность Крабовидная расположена не к юго-востоку, а к северо-западу от Дзеты Тельца. Продолжительность видимости явно указана в 12-й главе "Сун Ши" и немного менее точно – в "Сун Хуйяо". Последнее наблюдение было сделано 6 апреля 1056 года, после общего периода видимости в 642 дня. Эта продолжительность подтверждается "Сун Ши". В "Сун Хуйяо", напротив, упоминается видимость гостевой звезды всего 23 дня, но это после упоминания о видимости в дневное время. Вероятно, этот 23-дневный период относится исключительно к видимости в течение дня, которая, естественно, была значительно короче.

Идентичность Тянгуана

Астеризмы (или "созвездия") китайской астрономии были каталогизированы примерно во II веке до нашей эры. Астеризмы, включающие самые яркие звезды на небе, были собраны в работе под названием Ши Ши, в которую также входит Тянгуань. Идентификация Тянгуаня относительно проста, поскольку указывается, что он расположен у подножия астеризма Пяти колесниц, природа которого практически не вызывает сомнений, судя по изображениям на картах китайского неба: он состоит из большого пятиугольника, содержащего яркие звезды Возничего. Поскольку Тянгуань также изображен к северу от астеризма "Три звезды", состав которого хорошо известен и соответствует ярким звездам Ориона, его возможная локализация сильно ограничена непосредственной близостью к звезде ζ Тельца, расположенной между "Пятью колесницами" и "Тремя звездами". Эта звезда средней яркости (видимой звездной величиной 3,3) является единственной звездой такого уровня яркости в этой области неба (в пределах 7 градусов от ζ Тельца нет другой звезды ярче видимой звездной величины 4,5), и, следовательно, единственной, которая могла быть включена в астеризмы "Ши Ши". Все эти факторы, наряду с другими, позволяют с уверенностью утверждать, что "Тянгуань" соответствует звезде ζ Тельца.

Положение относительно Тянгуана

Три китайских документа указывают, что звезда-гость находилась "возможно, в нескольких дюймах" к юго-востоку от Тянгуана. Сун Ши и Сун Хуяо утверждают, что она "стояла на страже" астеризма, соответствующего звезде ζ Таури. Ориентация "юго-восток" имеет простое астрономическое значение: небесная сфера, как и земной шар, имеет и северный, и южный небесные полюса, поэтому направление "юго-восток" соответствует "нижней левой" позиции относительно объекта отсчета (в данном случае, звезды ζ Тельца), когда он виден на юге. Однако это "юго-восточное" направление давно ставит в тупик современных астрономов в контексте этого события: логическим остатком сверхновой, соответствующей звезде-гостю, является туманность Краб, но она расположена не к юго-востоку от ζ Таури, а в противоположном направлении – к северо-западу. Термин "возможно, несколько цуней" (ke shu cun в латинской транслитерации) относительно редко встречается в китайских астрономических документах. Первый термин, ke, переводится как "примерно" или "возможно", причем в настоящее время предпочтительнее второй вариант. Второй термин, shu, означает "несколько", и более конкретно – любое число от 3 до 9 включительно. Наконец, цунь – это единица измерения углов, которую можно перевести как "дюйм". Она входит в группу из трех угловых единиц: чжан (также пишется chang), чи ("фут") и цунь ("дюйм"). Различные астрономические документы без особых дискуссий указывают, что один чжан соответствует десяти чи, а одна чи – десяти цуням. Эти угловые единицы не используются для определения координат звезд, которые указываются в ду, угловой единице, соответствующей среднему угловому расстоянию, которое проходит Солнце за день, то есть примерно 360/365,25 градусов, или почти одному градусу. Использование различных угловых единиц может показаться странным, но оно аналогично современной ситуации в астрономии, где угловая единица для измерения угловых расстояний между двумя точками такая же, как и для склонения (градус), но отличается для прямого восхождения (которое выражается в угловых часах; один угловой час равен ровно 15 градусам). В китайской астрономии прямое восхождение и склонение измеряются в одной и той же единице, которая не используется для других угловых расстояний. Причина такого выбора единиц в китайской астрономии до сих пор не ясна.

Значение единиц

Однако точное значение этих новых единиц (чжан, чи и цунь) никогда не было определено, но может быть выведено из контекста их использования. Например, впечатляющее появление кометы Галлея в 837 году указывает на то, что длина хвоста кометы составляла 8 чжаней. Даже если невозможно узнать угловой размер кометы в момент ее появления, можно с уверенностью сказать, что 8 чжаней соответствуют максимум 180 градусам (максимальному видимому углу на небесной сфере), что означает, что один чжан вряд ли может превышать 20 градусов, а следовательно, один цунь не может превышать 0,2 градуса. Более точная оценка была проведена с 1972 года на основе данных о минимальных угловых расстояниях между двумя звездами, выраженных в чи или цунь, при различных сближениях. Результаты показывают, что один цунь составляет от 0,1 до 0,2 градуса, а один чи – от 0,44 до 2,8 градуса, что согласуется с оценками для одного цуня. Более надежная оценка заключается в том, что обычно считается, что один чи составляет примерно один градус (или один ду), а один цунь – примерно одну десятую градуса. Следовательно, выражение "возможно, несколько цуней" подразумевает угловое расстояние в пределах одного градуса или меньше.

Проблемы с описанием

Если все доступные данные убедительно свидетельствуют о том, что звезда 1054 года была сверхновой, и что в области рядом с местом, где была замечена звезда, находится остаток сверхновой, обладающий всеми характеристиками, ожидаемыми от объекта возрастом около 1000 лет, возникает серьезная проблема: новая звезда описывается как находящаяся к юго-востоку от Тянгуана, в то время как туманность Краб – к северо-востоку. Эта проблема известна с 1940-х годов и долгое время оставалась нерешенной. Например, в 1972 году Хо Пэн Йок и его коллеги предположили, что туманность Краб не является продуктом взрыва 1054 года, а истинный остаток находится к юго-востоку, как указано в нескольких китайских источниках. Для этого они предположили, что угловая единица *цунь* соответствует значительному углу в 1 или 2 градуса, что означает, что расстояние от остатка до ζ Тельца было значительным. Помимо того, что эта теория не учитывает большие угловые размеры некоторых комет, выраженные в *чжан*, она сталкивается с тем, что нет смысла измерять расстояние между новой звездой и звездой, расположенной так далеко, когда есть более близкие астеризмы, которые можно использовать в качестве ориентира. В своей спорной статье (см. Европейские наблюдения ниже) Коллинз и его коллеги выдвигают другое предположение: утром 4 июля звезда ζ Тельца была недостаточно яркой и слишком низко над горизонтом, чтобы быть видимой. Если новая звезда, расположенная рядом с ней, была видна, то лишь потому, что ее яркость была сопоставима с Венерой. Однако на горизонте была другая звезда, более яркая и высокая, которая, возможно, также была видна в качестве ориентира: Бета Тельца (β Тельца). Эта звезда находится примерно в 8 градусах к северу-северо-западу от ζ Тельца. Туманность Краб находится к юго-юго-востоку от β Тельца. Коллинз и соавторы, следовательно, предполагают, что во время открытия звезда была замечена к юго-востоку от β Тельца, и что по мере улучшения видимости в последующие дни астрономы смогли увидеть, что она на самом деле гораздо ближе к ζ Тельца, но направление "юго-восток", использованное для первой звезды, ошибочно сохранилось. Решение этой проблемы было предложено (без доказательств) А. Брин и Д. Маккарти в 1995 году и убедительно доказано Д. А. Грин и Ф. Р. Стивенсон (2003). Термин "стоять на страже" очевидно указывает на близость между двумя звездами, но также подразумевает общую ориентацию: новая звезда, "стоящая на страже" у фиксированной звезды, систематически расположена ниже нее. В поддержку этой теории Грин и Стивенсон исследовали другие записи в "Сун Ши", которые также содержат упоминания о "стоянии на страже". Они отобрали записи, относящиеся к соединениям между идентифицированными звездами и планетами, траектории которых можно рассчитать без труда и с высокой точностью для указанных дат. Из 18 проанализированных соединений, начиная с 1172 года (соединение Юпитера и Регула 5 декабря) и заканчивая 1245 годом (соединение Сатурна и Гаммы Девы 17 мая), планета находилась севернее (в смысле меньшей деклинации) в 15 случаях, а в трех оставшихся случаях она никогда не находилась в южном квадранте звезды. Кроме того, Стивенсон и Кларк (1977) уже отметили подобную инверсию направления при планетарном соединении: 13 сентября 1253 года запись в астрономическом отчете "Корео Са" указывала, что Марс скрыл звезду к юго-востоку от созвездия "Призрак" (Дельта Рака), в то время как в действительности он приблизился к звезде к северо-западу от астеризма (Эта Рака).

Ибн Бутлан (Ирак)

Хотя несколько арабских летописцев упоминали SN 1006, который был значительно ярче, чем SN 1054, не существует арабских сообщений, касающихся довольно слабой SN 1181. Об SN 1054 найдено лишь одно арабское сообщение, яркость которого находится между яркостью двух последних упомянутых звезд. Этот рассказ, обнаруженный в 1978 году, принадлежит несторианскому христианскому врачу Ибн Бутлану и зафиксирован в «Уюн аль-Анбе» – книге, содержащей подробные биографии врачей в исламском мире, составленной Ибн Аби Усайби’ей (1194–1270) в середине тринадцатого века. Это перевод рассматриваемого отрывка:

Три года, указанные (AH 445, 446, 447), соответствуют следующим периодам: с 23 апреля 1053 года по 11 апреля 1054 года, с 12 апреля 1054 года по 1 апреля 1055 года и с 2 апреля 1055 года по 20 марта 1056 года. Замечается явное противоречие в указанном годе появления звезды – сначала назван 446, затем 445. Эта проблема разрешается при изучении других записей в книге, где совершенно четко указано, что в 446 году уровень Нила был низким. Этот год мусульманского календаря длился с 12 апреля 1054 года по 1 апреля 1055 года, что согласуется с появлением звезды в июле 1054 года, поскольку ее местоположение (хотя и довольно расплывчатое) находится в астрологическом знаке Близнецов (который, вследствие осевой прецессии, охватывает восточную часть созвездия Тельца). Дату события, относящегося к 446 году, определить сложнее, однако упоминание об уровне Нила указывает на период, предшествующий его ежегодному разливу, который происходит летом.

Предлагаемые места наблюдения

С 1980 года несколько европейских документов были идентифицированы как возможные наблюдения сверхновой. Первое такое предположение было сделано в 1980 году Умберто Далл'Ольмо (1925–1980). Фактически, дата отлучения Константинопольского патриарха Михаила I Церулариуса (16 июля) совпадает с моментом, когда звезда достигла максимальной яркости и стала видимой днем. Среди шести предложенных европейских документов один, по-видимому, не соответствует году вспышки сверхновой (хроника Якоба Мальвеция). Другой (Cronaca Rampona) имеет серьезные проблемы с датировкой и внутренней согласованностью. Остальные четыре относительно точно датированы, но относятся к весне, а не к лету 1054 года, то есть к периоду до соединения сверхновой с Солнцем (хотя документ киданей указывает на то, что это могло быть возможно). Три документа (хроника Якоба Мальвеция, Cronaca Rampona и армянская хроника) содержат относительно явные упоминания о соединениях Луны со звездами, в одном из которых идентифицирована планета (Юпитер, в армянской хронике). Остальные три документа крайне неясны. В 1999 году Джордж У. Коллинз и его коллеги также отвергли предположение о том, что киданьский документ, описывающий сверхновую, содержит ошибку, возникшую из-за неверного перевода.

Предлагаемые записи в устной традиции аборигенов

Коренные жители региона вокруг Оолдеи передали в устной традиции подробный рассказ о своей мифологии созвездий Ориона и Плеяд. Антрополог Дейзи Бейтс была первой, кто попытался собрать записи этой истории. Работа, проведенная ею и другими, показала, что все главные герои истории о Ньееруне и Югарилле соответствуют отдельным звездам в области вокруг Ориона и Плеяд, за исключением Бабы, отца динго, который является ключевым персонажем истории и ежегодных воспроизведений мифа местными жителями: Леман и Хамачер предположили, что место, обычно указываемое Бабой местными жителями (записанное Бейтс как "рог быка"), скорее всего, соответствует сверхновой SN 1054, чем тусклой звезде в этом регионе, такой как β или ζ Тельца. Это объясняется упоминанием о том, что Бабба "возвращается на свое место" после нападения на Ньееруну, что может относиться к вспыхивающей звезде, а также тем фактом, что важные персонажи мифа связаны с яркими звездами. Однако Леман и Хамачер уточняют, что нет убедительных доказательств в поддержку этой интерпретации, которая остается гипотетической. Хамачер демонстрирует крайнюю сложность идентификации сверхновых в устных преданиях коренных народов. Другие элементы истории, которые эти авторы сопоставили с астрономическими явлениями, включают: осознание аборигенами различных цветов звезд, возможное осознание переменчивости Бетельгейзе, наблюдения за метеорами в метеорном потоке Ориониды и вероятность того, что ритуал, связанный с мифом, проводится в период астрономической значимости, соответствующий нескольким дням в году, когда из-за близости Солнца к Ориону он не виден в течение всей ночи, но всегда находится на небе днем.

Ссылки в СМИ

Сверхновая упоминается в песне Айреона "К квазару" из альбома "Universal Migrator Part 2: Flight of the Migrator". SN 1054 и отсутствие европейских записей об этом событии также упоминаются в историческом романе "Космос" Джеймса А. Миченера. В научно-популярной книге Нила деГрасса Тайсона "Смерть в чёрной дыре" SN 1054 используется для иллюстрации взаимосвязи между религией, философией и человеческим восприятием астрономических явлений.