Cygnus X-1 (abreviado Cyg X-1 ) [12] es una fuente galáctica de rayos X en la constelación de Cygnus y fue la primera fuente de este tipo ampliamente aceptada como un agujero negro . [13] [14] Fue descubierta en 1964 durante el vuelo de un cohete y es una de las fuentes de rayos X más fuertes detectables desde la Tierra, produciendo una densidad de flujo de rayos X máxima de2,3 × 10 −23 W m −2 Hz −1 (2,3 × 103 Jansky ) . [15] [16] Sigue siendo uno de los objetos astronómicos más estudiados de su clase. Ahora se estima que el objeto compacto tiene una masa de aproximadamente 21,2 veces la masa del Sol [6] [7] y se ha demostrado que es demasiado pequeño para ser cualquier tipo conocido de estrella normal u otro objeto probable además de un agujero negro. [17] Si es así, el radio de su horizonte de eventos tiene300 km "como límite superior a la dimensión lineal de la región fuente" de ráfagas de rayos X ocasionales que duran solo alrededor de 1 ms. [18]
Cygnus X-1 pertenece a un sistema binario de rayos X de gran masa , ubicado a unos 2,22 kiloparsecs del Sol , [19] que incluye una estrella variable supergigante azul denominada HDE 226868 [ 20] que orbita a unas 0,2 AU, o 20% de la distancia de la Tierra al Sol. Un viento estelar de la estrella proporciona material para un disco de acreción alrededor de la fuente de rayos X. [21] La materia en el disco interno se calienta a millones de grados, generando los rayos X observados. [22] [23] Un par de chorros , dispuestos perpendicularmente al disco, transportan parte de la energía del material que cae hacia el espacio interestelar. [24]
Este sistema puede pertenecer a una asociación estelar llamada Cygnus OB3, lo que significaría que Cygnus X-1 tiene unos cinco millones de años y se formó a partir de una estrella progenitora que tenía más de40 masas solares . La mayor parte de la masa de la estrella se desprendió, muy probablemente como viento estelar. Si esta estrella hubiera estallado como una supernova , la fuerza resultante probablemente habría expulsado el remanente del sistema. Por lo tanto, la estrella puede haber colapsado directamente en un agujero negro. [11]
Cygnus X-1 fue objeto de una apuesta científica amistosa entre los físicos Stephen Hawking y Kip Thorne en 1975, con Hawking apostando a que no era un agujero negro. Concedió la apuesta en 1990 después de que los datos de observación reforzaran el caso de que efectivamente había un agujero negro en el sistema. Esta hipótesis carece de evidencia empírica directa, pero generalmente se ha aceptado a partir de evidencia indirecta. [25]
La observación de las emisiones de rayos X permite a los astrónomos estudiar fenómenos celestes que involucran gas con temperaturas de millones de grados. Sin embargo, debido a que las emisiones de rayos X están bloqueadas por la atmósfera de la Tierra , la observación de las fuentes celestes de rayos X no es posible sin elevar los instrumentos a altitudes donde los rayos X pueden penetrar. [26] [27] Cygnus X-1 fue descubierto utilizando instrumentos de rayos X que fueron llevados a lo alto por un cohete de sondeo lanzado desde White Sands Missile Range en Nuevo México . Como parte de un esfuerzo continuo para mapear estas fuentes, se realizó una encuesta en 1964 utilizando dos Aerobeecohetes suborbitales. Los cohetes llevaban contadores Geiger para medir la emisión de rayos X en el rango de longitud de onda 1–15 Å en una sección del cielo de 8,4°. Estos instrumentos barrían el cielo mientras los cohetes giraban, produciendo un mapa de escaneos muy próximos entre sí. [12]
Como resultado de estos estudios, se descubrieron ocho nuevas fuentes de rayos X cósmicos, incluido Cyg XR-1 (más tarde Cyg X-1) en la constelación de Cygnus. Las coordenadas celestes de esta fuente se estimaron como ascensión recta 19 h 53 m y declinación 34,6°. No estaba asociado con ninguna fuente de radio u óptica especialmente prominente en esa posición. [12]