Лебедь X-1 (сокращенно Cyg X-1 ) [11] — галактический источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя и первый такой источник, широко признанный черной дырой . [12] [13] Он был обнаружен в 1965 году во время полета ракеты и является одним из самых мощных источников рентгеновского излучения, обнаруживаемых с Земли, создавая пиковую плотность потока рентгеновского излучения2,3 × 10 −23 Вт /( м 2 ⋅ Гц ) (2,3 × 10 3 янский ). [14] [15] Он остается одним из наиболее изученных астрономических объектов в своем классе. По нынешним оценкам, компактный объект имеет массу, примерно в 21,2 раза превышающую массу Солнца [5] [6] , и было показано, что он слишком мал, чтобы быть каким-либо известным типом нормальной звезды или другим вероятным объектом, кроме черной дыры. [16] Если это так, то радиус его горизонта событий имеет300 км «как верхняя граница линейного размера области источника» случайных рентгеновских всплесков длительностью всего около 1 мс. [17]
Лебедь X-1 принадлежит к массивной рентгеновской двойной системе, расположенной на расстоянии около 2,22 килопарсека от Солнца , [ 18] в которую входит голубая переменная звезда- сверхгигант , обозначаемая HDE 226868 , [19], вокруг которой она вращается на расстоянии около 0,2 а.е. или 20% расстояния от Земли до Солнца. Звездный ветер от звезды обеспечивает материал для аккреционного диска вокруг источника рентгеновского излучения. [20] Материя во внутреннем диске нагревается до миллионов градусов, генерируя наблюдаемое рентгеновское излучение. [21] [22] Пара релятивистских струй , расположенных перпендикулярно диску, уносит часть энергии падающего материала в межзвездное пространство. [23]
Эта система может принадлежать звездной ассоциации под названием Лебедь OB3, а это означает, что Лебедь X-1 имеет возраст около 5 миллионов лет и образовался из звезды -прародителя , у которой было более40 солнечных масс . Большая часть массы звезды была потеряна, скорее всего, в результате звездного ветра. Если бы эта звезда затем взорвалась как сверхновая , возникшая сила, скорее всего, выбросила бы остатки из системы. Следовательно, вместо этого звезда могла коллапсировать прямо в черную дыру. [10]
Лебедь X-1 был предметом дружеского научного пари между физиками Стивеном Хокингом и Кипом Торном в 1975 году, и Хокинг надеялся проиграть. [24] Хокинг поспорил, что это не черная дыра. Он согласился на это пари в 1990 году после того, как данные наблюдений подтвердили, что в системе действительно существует черная дыра . По состоянию на 2004 год [обновлять]эта гипотеза не имела прямых эмпирических доказательств, но была общепринятой на основе косвенных данных. [25]
Наблюдение рентгеновского излучения позволяет астрономам изучать небесные явления с участием газа с температурой в миллионы градусов. Однако, поскольку рентгеновское излучение блокируется атмосферой Земли , наблюдение небесных источников рентгеновского излучения невозможно без подъема инструментов на высоты, куда могут проникнуть рентгеновские лучи. [26] [27] Лебедь X-1 был обнаружен с помощью рентгеновских приборов , которые были подняты в воздух зондирующей ракетой, запущенной с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико . В рамках продолжающихся усилий по картированию этих источников в 1964 году было проведено исследование с использованием двух суборбитальных ракет Aerobee . Ракеты несли счетчики Гейгера для измерения рентгеновского излучения в диапазоне длин волн 1–15 Å на участке неба под углом 8,4°. Эти инструменты скользили по небу по мере вращения ракет, создавая карту близко расположенных сканирований. [11]
В результате этих исследований было обнаружено восемь новых источников космического рентгеновского излучения, в том числе Cyg XR-1 (позже Cyg X-1) в созвездии Лебедя. Небесные координаты этого источника были оценены как прямое восхождение 19 ч 53 м и склонение 34,6°. Он не был связан с каким-либо особенно заметным радио- или оптическим источником в этом месте. [11]