天鵝座X-1

天鵝座X-1（Cygnus X-1，縮寫為Cyg X-1）是一個位於天鵝座方向的雙星系統，最早被認為是黑洞的天體系統之一。它於1965年被發現，是個很強的X射線源。該黑洞從鄰近軌道運行的藍色超級巨恆星中吸取氣體，它向內螺旋式釋放著巨大熱量，噴射出高能量X射線和伽馬射線，是人類發現的第一個黑洞候選天體。它是一顆高質量X射線雙星，其主星是一顆超巨星，光譜型為B0，伴星名為HDE 226868，是一顆8.9等的變星，直徑大約2500萬千米。

在環境許可的情況下，使用小型雙筒望遠鏡可看見天鵝座X-1。根據曆元1950的資料，該天體位於赤經19 h 56.5 min，赤緯35 deg 4 min。

l天鵝座X-1是個雙星系統，由一光譜型O9-BO的超巨星及一顆緻密星組成。超巨星的質量約為20-40倍太陽質量，緻密星則具有太陽的8.7倍質量。由於中子星的最大質量不多於3倍太陽質量，因此該顆緻密星普遍被認為是黑洞。X射線由雙星系統內的吸積盤產生，在吸積盤內發生康普頓散射，再被反射向外。天鵝座X-1是天空中持續最久的強力X射線源。距離地球約6000光年。

基本介紹

• 中文名：天鵝座X-1
• 外文名：Cyg X-1
• 別稱：AG/AGK2+35 1910, BD+34 3815, HIP 98298, SAO 69181, V1357 Cyg
• 分類：恆星
• 發現者：蓋革計數器
• 發現時間：1964年
• 質量：20–40M☉
• 直徑：40–44R☉
• 表面溫度：約31,000 K
• 視星等：8.95
• 絕對星等：−6.5 ± 0.2
• 赤經：19h 58m 21.6756s
• 赤緯：+35° 12′ 05.775″
• 距地距離：約6,070光年
• 星座：天鵝座
• 光譜類型：O9.7Iab
• U−B 色指數：−0.30
• B−V 色指數：+0.81
• 變星類型：橢球變星
• 重力：3.31 ± 0.07
• 亮度：(3–4)×10^5L☉
• 年齡：約5×10^6 年

質量

經Hipparcos衛星的精確測量，天鵝座X-1（CygX-1）距離地球大約6000光年，其質量大約是太陽的10倍，直徑約44公里，位於天鵝星座。

通過動力學模型以及相對論模型，科學家還測量了黑洞吸積盤的內緣半徑。對於這些研究結果，天鵝X-1雙星系統的研究小組認為：由黑洞質量、軌道傾角以及距離帶來的觀測和模型參數的不確定性問題都將被充分考慮，而由於徑流主導吸積盤的薄盤模型（吸積率低於愛丁頓光度）所帶來的局限性，在諸如低光度天體（低態X射線雙星）即天鵝X-1的具體套用上還需要進一步研究。

在6.4 keV處的獨特高峰因都卜勒現象放寬，並偏向較低的能量值。

天體測定

徑向速度 (Rv): -13km/s

自行 (μ) : 赤經 -3.82mas/yr

赤緯 -7.62mas/yr

視差 (π) 0.58 ± 1.01 mas

距離:約6000 ly

發現與觀測

通過對X射線源的觀測，天文學家能研究涉及到幾百萬度熾熱氣體的天文現象。但由於X射線被地球的大氣層遮擋了，因此對X射線源的觀測不能在地表進行，而需要將儀器運送到有足夠X射線能穿透的高度。發現天鵝座X-1的儀器是從新墨西哥州白沙飛彈靶場由火箭發射到彈道軌道。1964年時正進行一項觀測，目的是找出這些X射線源。兩個空蜂火箭（Aerobee）彈道火箭運載著蓋革計數器升空，測量天空中8.4°範圍內波長從1至15Å的X射線源。

這項觀測發現了8個新的X射線源，包括天鵝座的Cyg XR-1（後名Cyg X-1）。其天球坐標估計為赤經1953、赤緯34.6°。該X射線源處並沒有明顯的無線電或可見光源。

由於需要更長時間的觀測研究，1963年里卡爾多·賈科尼和赫伯特·格斯基提出了首個研究X射線源的軌道衛星。美國國家航空航天局於1970年發射了烏呼魯衛星，進而發現了300個新X射線源。它對天鵝座X-1的長期觀測發現其X光強度有波動，頻率為每秒數次。如此快速的變動顯示，能量一定在很小的範圍內產生，大小約為10公里，因為光速的限制使訊息不可能在更遠的範圍里相互傳遞。作為對比，太陽的直徑約為1.4百萬公里。

1971年4月至5月，萊登天文台的Luc Braes和George Miley與美國國家射電天文台的Robert M. Hjellming和Campbell Wade獨立探測到來自天鵝座X-1的無線電射線，射線源的準確位置指向AGK2+35 1910 = HDE226868。天球上，這顆星與視星等為4級的天鵝座η相距半度。它是一顆超巨星，本身並不能發射所觀測到的X射線。因此，此星必定有一顆能夠將氣體加熱到幾百萬度的伴星，才可放射在天鵝座X-1觀測到的輻射。

皇家格林威治天文台的Louise Webster和Paul Murdin與單獨在多倫多大學大衛·鄧拉普天文台工作的 Charles Thomas Bolton於1971年公布了HDE 226868巨型伴星的發現訊息。該星光譜的都卜勒效應顯示了其伴星的存在，人們也能根據軌道數據間接地測量其質量。由於該天體質量很高，他們推測它可能是一個黑洞。因為最大的中子星也不可能超過3個太陽質量。

隨著更多觀測證據的發現，到了1973年末，天文學界的普遍結論為天鵝座X-1最大可能為一黑洞。對天鵝座X-1更精確的測量顯示出小至1毫秒的變化。這個間距與黑洞吸積盤物質的亂流相符。持續三分之一秒的X射線爆符合物質掉進黑洞預測所需的時間。

至今天鵝座X-1已被多部軌道及地面觀測儀器長期觀測。X射線雙星（如HDE 226868/天鵝座X-1）和活動星系核間有眾多相似之處，顯示它們有共同的運行原理：黑洞、旋轉中的吸積盤和噴流。因此，天鵝座X-1被歸於一類稱為微類星體的雙星系統。對諸如HDE 226868/天鵝座X-1的雙星系統的科學研究能使科學家對活動星系的運動原理有更深入的認知。

參見

• 恆星黑洞