Trong bước sóng khả kiến, tinh vân gồm các dải bụi tối tạo nên hình ovan, với khoảng 6 phút cung dài và 4 phút cung rộng (trong khi trăng tròn rộng khoảng 30 phút cung) xung quanh một khu vực trung tâm khuếch tán màu xanh. Trong không gian ba chiều, tinh vân có dạng hình phỏng cầu thuôn.[3] Các dải bụi là tàn dư của khí quyển ngôi sao ban đầu, chứa một lượng lớn các phân tử ion hóa như heli và hidro, cùng với cacbon, oxy, nitơ, sắt, neon và lưu huỳnh. Nhiệt độ của các dải bụi điển hình trong khoảng từ 11.000 đến 18.000 K, và mật độ của chúng vào khoảng 1.300 hạt trên cm³.[11]

Năm 1953, Iosif Shklovsky đề xuất rằng miền khuếch tán màu xanh được tạo ra chủ yếu bởi bức xạ synchrotron, đó là bức xạ phát ra do các electron chuyển động xoáy với vận tốc một nửa vận tốc ánh sáng.[12] Ba năm sau đó lý thuyết đã được các quan sát công nhận. Thập niên 1960 đã khám phá ra rằng nguồn gốc electron chuyển động trên các đường cong là do một từ trường mạnh tạo ra bởi một sao neutron tại tâm của tinh vân.[13]

Khoảng cách

Mặc dù tinh vân Con Cua đã tập trung sự chú ý của nhiều nhà thiên văn, khoảng cách đến nó vẫn là một câu hỏi mở do sự bất định trong các phương pháp sử dụng để ước tính khoảng cách đến tinh vân. Năm 2008, các nhà thiên văn đã đồng thuận là khoảng cách từ Trái Đất đến tinh vân là 2,0 ± 0,5 kpc (6,5 ± 1,6 kly). Tinh vân Con Cua hiện tại đang giãn nở ra với tốc độ khoảng 1.500 km/s[14]. Các bức ảnh chụp trong nhiều năm cho thấy sự giãn nở chậm dần của tinh vân[15], và bằng cách so sánh sự giãn nở góc này với vận tốc giãn nở đo bằng phổ kế, khoảng cách đến tinh vân có thể ước tính được. Năm 1973, sử dụng kết quả phân tích từ nhiều phương pháp khác nhau để tính ra khoảng cách đến tinh vân và các nhà thiên văn đi đến kết luận là khoảng 6.300 năm ánh sáng.[3] Cùng với đó là kích thước nhìn thấy được lớn nhất của nó, rộng khoảng 13 ± 3 ly[c].

Lần theo sự giãn nở trong quá khứ tới ngày hình thành tinh vân vài thập kỉ sau năm 1054, hàm ý rằng vận tốc giãn nở đã được gia tốc từ vụ nổ siêu tân tinh[16]. Sự gia tốc này được tin là do năng lượng từ sao xung tạo ra từ trường của tinh vân, làm cho các dải bụi tinh vân mở rộng và bị đẩy ra ngoài[17].

Khối lượng

Ước lượng tổng khối lượng của tinh vân là quan trọng để tính được khối lượng của ngôi sao gốc của siêu tân tinh. Lượng vật chất chứa trong các dải bụi của tinh vân Con Cua (gồm khối lượng khí bị đẩy ra trung hòa và ion hóa; hầu hết là heli[18]) được ước tính là 4,6 ± 1,8 M☉[19].

Hình xuyến giàu heli

Một trong nhiều thành phần tinh vân (hoặc dị thường) của tinh vân Con Cua là vành xuyến giàu heli có thể nhìn thấy được như là một dải đông-tây băng qua vùng của sao xung. Thành phần của hình xuyến gồm khoảng 25% vật chất nhìn thấy được bằng mắt thường trong đó 95% là heli. Cho tới nay, vẫn chưa có sự giải thích thỏa đáng nào cho cấu trúc hình xuyến này[20].