天鹅座X-1:黑洞的天体-中文百科频道

发现

在1964年的一次火箭发射任务中，美籍天文学家RiccardoGiacconi本想检测月球的X射线辐射量，却意外地发现了天空中出现神秘的X射线源，方向位于银河系的中心附近。后经证实：这个X射线源来自天鹅座，是一个由蓝超巨星（HDE226868）和一个致密星构成的双星系统，这个致密星已经被确认为大约为8.7倍太阳质量的黑洞。这不仅是人类发现第一个来自遥远深空（除了太阳）的X射线源，也是迄今从地球上所监测到的最强X射线源之一。

质量

经Hipparcos卫星的精确测量，天鹅座X-1（CygX-1）距离地球大约6000光年，其质量大约是太阳的10倍，直径约60公里（18英里），位于天鹅星座。

通过动力学模型以及相对论模型，科学家还测量了黑洞吸积盘的内缘半径。对于这些研究结果，天鹅X-1双星系统的研究小组认为：由黑洞质量、轨道倾角以及距离带来的观测和模型参数的不确定性问题都将被充分考虑，而由于径流主导吸积盘的薄盘模型（吸积率低于爱丁顿光度）所带来的局限性，在诸如低光度天体（低态X射线双星）即天鹅X-1的具体应用上还需要进一步研究。

观测资料

历元J2000

星座天鹅座

赤经19h58m21.6756s

赤纬+35°12′05.775″

视星等(V)8.95

天体测定

径向速度(Rv)-13km/s

自行(μ)RA:-3.82mas/yr

Dec.:-7.62mas/yr

视差(π)0.58±1.01mas

距离approx.6000ly

(approx.2000pc)发现与观测通过对X射线源的观测，天文学家能研究涉及到几百万度炽热气体的天文现象。但由于X射线被地球的大气层遮挡了，因此对X射线源的观测不能在地表进行，而需要将仪器运送到有足够X射线能穿透的高度。发现天鹅座X-1的仪器是从新墨西哥州白沙导弹靶场由火箭发射到弹道轨道。

1964年时正进行一项观测，目的是找出这些X射线源。两个空蜂火箭（Aerobee）弹道火箭运载着盖革计数器升空，测量天空中8.4°范围内波长从1至15Å的X射线源。这项观测发现了8个新的X射线源，包括天鹅座的CygXR-1（后名CygX-1）。

其天球坐标估计为赤经19h53m、赤纬34.6°。该X射线源处并没有明显的无线电或可见光源。由于需要更长时间的观测研究，1963年里卡尔多·贾科尼和赫伯特·格斯基提出了首个研究X射线源的轨道卫星。美国国家航空航天局于1970年发射了乌呼鲁卫星，进而发现了300个新X射线源。

它对天鹅座X-1的长期观测发现其X光强度有波动，频率为每秒数次。如此快速的变动显示，能量一定在很小的范围内产生，大小约为105公里，因为光速的限制使讯息不可能在更远的范围里相互传递。作为对比，太阳的直径约为1.4×106公里。

1971年四月至五月，莱登天文台的LucBraes和GeorgeMiley与美国国家射电天文台的RobertM.Hjellming和CampbellWade独立探测到来自天鹅座X-1的无线电射线，射线源的准确位置指向AGK2+351910=HDE226868。天球上，这颗星与视星等为4级的天鹅座η相距半度。它是一颗超巨星，本身并不能发射所观测到的X射线。因此，此星必定有一颗能够将气体加热到几百万度的伴星，才可放射在天鹅座X-1观测到的辐射。

其他命名

BD+343815,HD226868,SAO69181,HIP98298,V1357Cyg.

偏振光线

当光线自由地穿过时空，它将以任何方向出现偏振。然而，出现偏振的光线意味着光线在特定的状况下仅以一个方向震动，例如：光线从表面散射或者穿过物质。研究人员使用欧洲宇航局天体物理实验室（Integral）卫星的Ibis望远镜，对天鹅座X-1黑洞进行了7年观测。他们集中精力分析该黑洞冕环产生的光线，天鹅座X-1黑洞的冕环是一个微小的区域，直径不足800公里。

之前的研究显示，黑洞冕环等离子体释放的X射线加热至1.2亿摄氏度，但是天体物理实验室卫星从未知来源探测的光线也可达如此高温。法国原子和替代能源委员会天文学家菲利普-劳伦特（PhilippeLaurent）称，这项研究首次显示未知高能量喷射出现强烈的偏振，这暗示着它可能产生于同步加速器辐射，这是强烈磁场接近黑洞表面的迹象。他强调指出，从理论上，人们会认为该区域会存在一个磁场，但目前这是首次掌握到观测证据。

双星系统

天鹅座X-1中的致密星和蓝超巨星组成一个双星系统，以5.599829±0.000016天的周期绕质心公转。从对天鹅X-1的研究过程中，准确计算出这个双星系统中X射线源的位置是十分重要的，这个结果将直接导致人类空间观测史上的第一个黑洞被确认。

科学家通过甚长基线阵列测量技术，利用三角视差法将距离值确定在1.86(-0.11,+0.12)千秒差距（kpc），1秒差距约等于3.2光年。而天鹅X-1发出的X射线通量有着明显的周期性特征，大约在5.6天就进行一个周期变化，这也证明了当超蓝巨星运行到黑洞后面时，两者之间作用产生的X射线受到前者产生的恒星风阻挡，出现较低的值。

通过进一步的研究，科学家还确定了这个双星系统是进行顺时针旋转。利用耦合距离和多普勒效应模拟出天鹅X-1双星系统的三维运动模型。接着对地球以及天鹅X-1围绕银河系的相对速度进行修正后，发现其运行速度只有大约21km/s，这表明在这颗蓝超巨星与黑洞形成双星系统时并没有出现剧烈的反冲效应。