Cygnus X-1 byla vůbec první nalezená černá díra. Nová měření ukazují, že je mnohem masivnější, než se dříve věřilo

V roce 1964 byly vypuštěny dvě suborbitální rakety Aerobee s cílem zmapovat zdroje rentgenového záření na obloze. Každá raketa obsahovala nasměrovaný Geigerův počítač, takže když se raketa otáčela na vrcholu své trajektorie, změřila směr zdrojů rentgenového záření. Projekt objevil osm zdrojů rentgenového záření, včetně zvláště jasného v souhvězdí Labutě. Stala se známá jako Cygnus X-1.

Cygnus X-1 zobrazený balónovým dalekohledem Bourne. Poděkování: NASA/Marshall Space Flight Center

Jak se rentgenové dalekohledy zpřesňovaly, bylo jasné, že Cygnus X-1 nebyl připojen k jasnému optickému zdroji. Rentgenové paprsky byly docela jasné a pocházely z oblasti téměř hvězdné velikosti. To naznačovalo, že by se mohlo jednat o (tehdy hypotetickou) černou díru s hvězdnou hmotností. Tato myšlenka byla tak kontroverzní, že inspirovala v roce 1974 sázku mezi Stephenem Hawkingem a Kipem Thornem, přičemž Hawking vsadil proti této myšlence. V devadesátých letech bylo jasné, že Cygnus X-1 může být pouze černá díra, a Hawking sázku připustil.

V průběhu let se Cygnus X-1 stal jedním z nejvíce studovaných objektů na obloze. Nyní víme, že se jedná o rentgenovou dvojhvězdu, kde černá díra těsně obíhá kolem modrého veleobra známého jako HDE 226868. Oba obíhají kolem sebe tak blízko, že materiál z hvězdy je zachycen černou dírou. Jak se hvězdný materiál v akrečním disku černé díry přehřívá, vyzařuje silné rentgenové záření, které jsme poprvé detekovali. Ale stále je toho hodně, co o Cygnus X-1 nevíme, a jednou z nejzákladnějších je jeho vzdálenost.

Použití paralaxy k měření vzdálenosti Cygnus X-1. Kredit: Mezinárodní centrum pro výzkum radioastronomie

Víme, že Cygnus X-1 je od nás několik tisíc světelných let, ale určit přesnou vzdálenost je problém. Vzdálenost blízkých nebeských objektů se obvykle měří pomocí paralaxa, kde se zdánlivá poloha objektu měří vzhledem ke vzdálenějším objektům. Zdroje rentgenového záření je obtížné přesně určit, takže tato metoda není účinná pro rentgenové objekty. Cygnus X-1 také vysílá rádiové světlo, takže byste mohli použít rádiová pozorování k měření jeho paralaxy, ale to také není příliš přesné.

Ale nová studie používá několik triků k získání přesného měření vzdálenosti. Namísto použití jediné rádiové antény k měření paralaxy tým použil velmi dlouhé základní pole (VLBA), které má deset anténních parabol rozmístěných po celých Spojených státech. Společně vytvářejí virtuální dalekohled velikosti Ameriky, který vám poskytuje větší přesnost. Tým ale také změřil pohyb černé díry a jejího hvězdného společníka. To jim umožňuje měřit vzdálenost mezi nimi. V kombinaci s pozorováním paralaxy VLBA tým vypočítal, že Cygnus X-1 je asi 7 000 světelných let daleko.

To je větší vzdálenost, než jsme si mysleli. Protože náš odhad hmotnosti černé díry je založen na našem měření vzdálenosti, znamená to také, že černá díra je hmotnější, než jsme si mysleli. Tým vypočítal jeho hmotnost na 21násobek hmotnosti Slunce, což je o 50 % větší než předchozí odhady.

Cygnus X-1 není nejbližší černou dírou k Zemi, ale díky své blízkosti a jasným rentgenovým paprskům bude i nadále nejstudovanější místní černou dírou. A jak ukazuje tento nejnovější výzkum, stále se máme co učit.

Odkaz:Miller-Jones, James CA, a kol. ' Cygnus X-1 obsahuje černou díru o hmotnosti 21 slunečních paprsků – důsledky pro masivní hvězdné větry .'Věda(2021).