Cygnus X-1 var det første sorte hul nogensinde fundet. Nye mål viser, at det er meget mere massivt end tidligere antaget
I 1964 blev to Aerobee suborbitale raketter opsendt med det formål at kortlægge røntgenkilder på himlen. Hver raket indeholdt en rettet Geiger-tæller, så som raketten roterede på toppen af sin bane for at måle retningen af røntgenkilder. Projektet opdagede otte røntgenkilder, inklusive en særlig lysstærk en i stjernebilledet Cygnus. Den blev kendt som Cygnus X-1.
Cygnus X-1 som afbildet af et ballon-bourne-teleskop. Kredit: NASA/Marshall Space Flight Center
Da røntgenteleskoper blev mere præcise, var det klart, at Cygnus X-1 ikke var forbundet til en lysstærk optisk kilde. Røntgenstrålerne var ret lyse og kom fra et område, der næsten var stjernelignende i størrelse. Dette antydede, at det kunne være et (dengang hypotetisk) sort hul med stjernemasse. Idéen var så kontroversiel, at den inspirerede til et væddemål mellem Stephen Hawking og Kip Thorne i 1974, hvor Hawking satsede imod ideen. I 1990'erne var det klart, at Cygnus X-1 kun kunne være et sort hul, og Hawking indrømmede væddemålet.
Gennem årene er Cygnus X-1 blevet et af de mest undersøgte objekter på himlen. Vi ved nu, at det er en røntgen-binær, hvor det sorte hul kredser tæt om en blå superkæmpestjerne kendt som HDE 226868. De to kredser så tæt om hinanden, at materiale fra stjernen fanges af det sorte hul. Da stjernematerialet bliver overophedet i det sorte huls tilvækstskiven, udsender det de kraftige røntgenstråler, vi først opdagede. Men der er stadig meget, vi ikke ved om Cygnus X-1, og en af de mest basale er dens afstand.
Brug af parallakse til at måle afstanden til Cygnus X-1. Kredit: International Center for Radio Astronomy Research
Vi har vidst, at Cygnus X-1 er et par tusinde lysår væk, men det er en udfordring at fastlægge den nøjagtige afstand. Afstanden af nærliggende himmellegemer måles typisk vha parallakse, hvor objektets tilsyneladende position måles i forhold til fjernere objekter. Røntgenkilder er svære at udpege, så denne metode er ikke effektiv til røntgenobjekter. Cygnus X-1 udsender også radiolys, så du kan bruge radioobservationer til at måle dens parallakse, men det er heller ikke særlig præcist.
Men en ny undersøgelse bruger et par tricks til at få en nøjagtig afstandsmåling. I stedet for at bruge en enkelt radioantenne til at måle parallakse, brugte holdet Very Long Baseline Array (VLBA), som har ti antenneskåle spredt ud over USA. Sammen skaber de et virtuelt teleskop i Amerika-størrelse, som giver dig større præcision. Men holdet målte også bevægelsen af det sorte hul og dets stjernernes følgesvend. Dette lader dem måle afstanden mellem dem. Ved at kombinere dette med VLBA parallakseobservationer beregnede holdet, at Cygnus X-1 er omkring 7.000 lysår væk.
Dette er en større afstand, end vi havde troet. Da vores estimering af det sorte huls masse er baseret på vores afstandsmål, betyder det også, at det sorte hul er mere massivt, end vi troede. Holdet beregnede sin masse til at være 21 gange Solens, hvilket er 50 % større end tidligere skøn.
Cygnus X-1 er ikke det sorte hul, der er tættest på Jorden, men med dets nærhed og lyse røntgenstråler vil det fortsat være det mest undersøgte lokale sorte hul. Og som denne seneste forskning viser, har vi stadig meget at lære.
Reference:Miller-Jones, James CA, et al. ' Cygnus X-1 indeholder et sort hul på 21 solmasser – konsekvenser for massive stjernevinde .'Videnskab(2021).