Djupt i hjärtat av stjärnbilden Cygnus ligger svanen ett annars osynligt objekt som kallas Cygnus X-1. Namnet kommer från det faktum att det var den första galaktiska röntgenkällan som någonsin upptäckts. Dess upptäckt kom under det kalla kriget mellan USA och Sovjetunionen när klingande raketer började bära röntgenkänsliga instrument över jordens atmosfär. Inte bara ville astronomer hitta dessa källor, utan det var viktigt att skilja händelser med hög energi i rymden från troliga händelser orsakade av inkommande missiler. Så, 1964, gick en serie raketer upp, och den första upptäckten var detta mystiska objekt i Cygnus. Det var mycket starkt i röntgenstrålar, men det fanns inget motsvarande ljus. Vad kunde det vara?
Sourcing Cygnus X-1
Upptäckten av Cygnus X-1 var ett stort steg i röntgenstronomin. När bättre instrument vred sig för att titta på Cygnus X-1 började astronomer få en god känsla för vad det kan vara. Det släpptes också naturligt förekommande radiosignaler, vilket hjälpte astronomer att räkna ut exakt var källan var. Det verkade vara mycket nära en stjärna som heter HDE 226868. Men det var inte källan till röntgen- och radioutsläpp. Det var inte tillräckligt varmt för att generera så stark strålning. Så det måste finnas något annat där. Något massivt och kraftfullt. Men vad?
Ytterligare observationer avslöjade något massivt nog att vara en stjärnigt svart hål kretsar i ett system med en blå supergigantisk stjärna. Själva systemet kan vara ungefär fem miljarder år gammalt, vilket är ungefär rätt ålder för en 40-solmassastjärna att leva, förlora en massa av sin massa och sedan kollapsa för att bilda ett svart hål. Strålningen kommer troligen från ett par strålar som sträcker sig ut från det svarta hålet - vilket skulle vara tillräckligt starkt för att avge starka röntgen- och radiosignaler.
Den speciella naturen hos Cygnus X-1
Astronomer kallar Cygnus X-1 en galaktisk röntgenkälla och karaktäriserar objektet som ett högmassa röntgenbinsystem. Det betyder helt enkelt att det finns två (binära) objekt som kretsar runt ett gemensamt masscentrum. Det finns mycket material på en skiva runt det svarta hålet som värms upp till extremt höga temperaturer, vilket genererar röntgenstrålar. Strålarna transporterar material från det svarta hålområdet med mycket hög hastighet.
Intressant nog anser astronomer också Cygnus X-1-systemet som en mikrokvarn. Detta innebär att det har många egenskaper gemensamt med kvasarer (förkortning för kvasi-stjärna radiokällor). Dessa är kompakta, massiva och mycket ljusa i röntgenstrålar. Kvasarer ses från hela universum och anses vara mycket aktiva galaktiska kärnor med supermassiva svarta hål. En mikrokvasar är också mycket kompakt, men mycket mindre och också ljus i röntgenstrålar.
Hur man gör ett liknande objekt
Skapandet av Cygnus X-1 hände i en gruppering av stjärnor som kallas en OB3-förening. Dessa är ganska unga men mycket massiva stjärnor. De lever korta liv och kan lämna bakom vackra och spännande föremål, som supern rester eller svarta hål. Stjärnan som skapade det svarta hålet i systemet kallas en "föregångare" -stjärna och kan ha förlorat så mycket som tre fjärdedelar av sin massa innan den blev ett svart hål. Materialet i systemet började sedan virvla runt, dras in av det svarta hålets allvar. När den rör sig i en ackretionsskiva värms den upp av friktion och magnetfältaktivitet. Denna åtgärd gör att den avger röntgenstrålar. Vissa material trattas in i strålar som också överhettas. De avger radioutsläpp.
På grund av åtgärder i molnet och jetstrålarna kan signalerna svänga (pulsera) under korta tidsperioder. Dessa uppdrag och pulsationer är det som fick uppmärksamheten hos astronomer. Dessutom förlorar den följeslagna stjärnan massan genom sin stjärnvind. Det materialet dras in i ackretionsskivan runt det svarta hålet och lägger till de komplexa åtgärder som pågår i systemet.
Astronomer fortsätter att studera Cygnus X-1 för att bestämma mer om dess förflutna och framtid. Det är ett fascinerande exempel på hur stjärnor och deras utveckling kan skapa konstiga och underbara nya föremål som ger ledtrådar till deras existens över rymdens ljusår.