Anar al contingut

Cygnus X-1

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Chandra image of Cygnus X-1.jpg
Cygnus X-1
Archiu:Cygnus X-1.png
Representació artística del sistema binario HDE 226868 Cygnus X-1. (Ilustració ESA/Hubble)

Cygnus X-1 (abreviat com Cyg X-1)[1][2][3] és un forat negre que crea una font molt lluenta de rajos X[4] situada en la constelació del Cisne. Va ser descobert en 1964 des d'un detector de rajos X a bordo d'una eixida suborbital Aerobee llançat des del White Sands Missile Range.[5] Cyg X-1 és molt variable pero en rajos X durs (rajos X en energia de més de 30 keV) sol ser la font més lluenta del cel.[6]

És un eixemple clàssic d'una Binaria de Rajos X, sistemes composts per un objecte compacte, que pot ser un forat negre o una estrela de neutrons, i una estrela companyera. En el cas de Cygnus X-1, l'objecte compacte és un forat negre de 14.81±0.98M⊙[7] que orbita al voltant de l'estrela supergigante blava HDE 226868 de magnitut aparent 8,9. Com en tota binaria de rajos X, no és el forat negre el que emet els rajos X, sino la matèria que està a punt de caure en ell. Esta matèria (gas i plasma) forma un disc de acrecimiento que orbita al voltant del forat negre i alcança temperatures de millons de kelvin.


Cygnus X-1 constituïx el primer cas en el que es va poder provar la presència d'un forat negre.[8]

S'observen també chorrada de matèria que s'estenen des d'unes unitats astronòmiques fins a varis pársecs, a on colisiona en el mig interestelar i dona lloc a un arc d'emissió en l'òptic. Per a generar este arc, la chorrada deu tindre una potència de 20000 voltes la potència del nostre sol.cita requerida

El sistema es troba a uns 6000 anys llum de la Terra.

Descobriment i observació

[editar | editar còdic]

L'observació d'emissions de rajos X va permetre als astrònoms estudiar fenomens celests que involucren gas en temperatures de millons de graus. No obstant, degut a que les emissions de rajos X són bloquejades per l'atmòsfera terrestre, l'observació de fonts celests de rajos X no és possible a menos que s'eleven els instruments fins a altures a les que penetren els rajos X.[9][10] Cygnus X-1 va ser descobert utilisant instruments de rajos X que varen ser duts a bordo d'una eixida espacial suborbital des del White Sands Missile Range en Nou Mèxic. Com a part d'un esforç per localisar millor estes fonts, es va realisar un cartografiat en 1964 usant dos eixides suborbitales Aerobee. Les eixides duyen contadors Geiger per a medir emissions de rajos X en un ranc de llongitut d'ona 1–15 Å en un sector de 8.4° del cel. Estos instruments varen agranar el cel en anar rotando les eixides, produint un mapa de medicions estretament espayades.[11]

Com a resultat d'estes medicions, es varen descobrir huit noves fonts de rajos X còsmics, inclosa Cyg XR-1 (posteriorment Cyg X-1) en la constelació de Cygnus. Les coordenades celests d'esta font es varen estimar com una ascensió recta de 19h53m i declinació 34.6°. No es va associar a cap font de ràdio o òptica especialment destacada en eixa posició.[11]


Veent la necessitat de realisar estudis de major duració, en 1963 Riccardo Giacconi i Herb Gursky varen propondre el primer satèlit orbital per a estudiar fonts de rajos X. La NASA va llançar el seu satèlit Uhuru en 1970,[12] que va permetre descobrir 300 noves fonts de rajos X.[13] Les observacions esteses del Uhuru sobre Cygnus X-1 varen mostrar fluctuacions en l'intensitat dels rajos X que es produïxen vàries voltes per segon.[14] Esta ràpida variació significava que la generació d'energia devia tindre lloc en una regió relativament chicoteta d'aproximadament 105km,[15] ya que la velocitat de la llum restringix la comunicació entre regions més distants. Per a comparar el tamany, el diàmetro del Sol és d'aproximadament 1,4x106km.


En abril-maig de 1971, Luc Braes i George K. Miley del Observatori de Leiden, i independentment Robert M. Hjellming i Campbell Wade en l'Observatori Nacional de Radioastronomía,[16] varen detectar l'emissió de radi de Cygnus X-1, i la seua posició de ràdio precisa va senyalar la font de rajos X a l'estrela AGK2 +35 1910 = HDE 226868.[17][18] En l'esfera celest, esta estrela es troba a mig grau de l'estrela de 4.ª magnitut Eta Cygni.[19] Es tracta d'una estrela supergigante que és incapaç d'emetre per sí mateixa les cantitats observades de rajos X. Per lo tant, l'estrela deu tindre una companyera que puga calfar el gas als millons de graus necessaris per a produir la font de radiació de Cygnus X-1.


Louise Webster i Paul Murdin, en l'Observatori Real de Greenwich,[20] i Charles Thomas Bolton, treballant de forma independent en l'Observatori David Dunlap de l'Universitat de Toronto,[21] varen anunciar el descobriment d'un companyer massiu amagat de HDE  226868 en 1972. Les medicions del desplaçament Doppler de l'espectre de l'estrela varen demostrar la presència de la companyera i varen permetre estimar la seua massa a partir dels paràmetros orbitales.[22] Basant-se en l'elevada massa predita de l'objecte, conjeturaron que podria tractar-se d'un forat negre, ya que la major estrela de neutrons possible no pot superar tres voltes la massa del Sol.[23]

En noves observacions que reforçaven les proves, a finals de 1973 la comunitat astronòmica va admetre en general que Cygnus X-1 era molt provablement un forat negre.[24][25] Medicions més precises de Cygnus X-1 varen demostrar una variabilitat de fins a un sol milisegon. Este interval és consistent en la turbulència en un disc de matèria acrecida que rodeja a un forat negre -el disc d'acreció. Els esclats de rajos X que duren al voltant d'un terç de segon coincidixen en el temps esperat de la matèria que cau cap a un forat negre.[26]

Archiu:Cygnus x1 xray.jpg
Image de rajos X de Cygnus X-1 presa per un telescopi montat en un globo, el proyecte High-Energy Replicated Optics (HERO).

Des de llavors, Cygnus X-1 s'ha estudiat àmpliament per mig d'observacions en instruments en òrbita i en terra.[27] Les similituts entre les emissions dels binarios de rajos X com HDE 226868/Cygnus X-1 i els núcleus galàctics actius sugerixen un mecanisme comú de generació d'energia que implica un forat negre, un disc d'acreció en òrbita i jets associats.[28] Per esta raó, Cygnus X-1 s'identifica entre una classe d'objectes cridats microcuásarés; un anàlec dels cuásarés, o fonts de radi cuasiestelares, que ara se sap que són núcleus galàctics actius distants. Els estudis científics dels sistemes binarios com HDE 226868/Cygnus X-1 poden conduir a una major comprensió de la mecànica de les galàxies actives.[29]

Sistema binario

[editar | editar còdic]

l'objecte compacte i l'estrela supergigante blava formen un sistema binario en el que orbitan al voltant del seu centre de massa cada 5,599829 dies.[30] Des de la perspectiva de la Terra, l'objecte compacte mai va darrere de l'atra estrela; en atres paraules, el sistema no es eclipsa. No obstant, l'inclinament del pla orbital sobre la llínea de visió de la Terra seguix sent incerta, en prediccions que oscilen entre 27° i 65°. Un estudi de 2007 va estimar l'inclinament en 48.0±6.8°, lo que significaria que el semieje major és d'aproximadament 0,2 UA, o el 20% de la distància de la Terra al Sol. Es creu que l'excentricitat orbital és solament 0.0018±0.002, lo que significa una òrbita casi circular.[31][32] La distància de la Terra a este sistema és d'aproximadament 1,860 ± 120 parsecs (6,070 ± 390 anys llum).[33]


Archiu:V1357CygLightCurve.png
Una curva de llum en banda blava per a Cygnus X-1, adaptada de Kemp et al. (1987)[34]

El sistema HDE 226868/Cygnus X-1 compartix un moviment comú a través de l'espai en una associació d'estreles massives cridada Cygnus OB3, que es troba a uns 2000 parsecs del Sol. Açò implica que HDE 226868, Cygnus X-1 i esta OB poden haver-se format en la mateixa época i lloc. Si és aixina, l'edat del sistema és d'uns 5±1.5 millons d'anys. El moviment de HDE 226868 sobre Cygnus OB3 és 9±3 km/s, un valor típic per al moviment aleatori dins d'una associació estelar. HDE 226868 es troba a uns 60 parsecs del centre de l'associació i podria haver alcançat eixa separació en uns 7±2 millons d'anys-lo que coincidix aproximadament en l'edat estimada de l'associació.[35]

En una latitut galàctica de 4° i llongitut galàctica 71°,[27] este sistema es troba cap a l'interior a lo llarc del mateix Espolón de Orión, en el que es troba el Sol dins de la Via Làctea,[35] prop d'a on el espolón s'acosta al Braç de Sagitari. S'ha descrit que Cygnus X-1 pertany al Braç de Sagitari,[36] encara que l'estructura de la Via Làctea no està ben establida.

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Science.147
    394–398.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.147.3656.394.Consultat el 18 de febrer de 2017.
  2. ↑ Science.147(3656)
    394–398.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.147.3656.394.Consultat el 18 de febrer de 2017.
  3. ↑ Science (New York, N.Y.).147(3656)
    394–398.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.147.3656.394.Consultat el 18 de febrer de 2017.
  4. ↑ «[1]». Consultat el 18 de febrer de 2017 (en en).
  5. ↑ McClintock, Jeffrey E.; Remillard, {{{nom2}}} (1 d'abril de 2006). Compact stellar X-ray sources (en en), pp. 157–213. ISBN 9780521826594.
  6. ↑ http://adsabs.harvard.edu/abs/2006csxs.book..157M
  7. ↑ The Astrophysical Journal.742(2)
    84.ISSN 0004-637X.doi:10.1088/0004-637X/742/2/84.Consultat el 18 de febrer de 2017.
  8. ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 10 de febrer de 2009. Consultat el 11 d'octubre de 2014.
  9. ↑ «The Century of Space Science».Springer.
  10. ↑ (2004).«X-Ray Spectral Variability in Cygnus X-1».The Astrophysical Journal.611(2)
    1084–1090.doi:10.1086/422209.
  11. ↑ 11,0 11,1 «Cosmic X-ray Sources».Science.147(3656)
    394–398.doi:10.1126/science.147.3656.394.
  12. ↑ «The Uhuru Satellite».NASA.
  13. ↑ «The Dawn of X-Ray Astronomy».The Nobel Foundation.
  14. ↑ «X-Ray Pulsations from Cygnus X-1 Observed from UHURU».The Astrophysical Journal.166
    L1–L7.doi:10.1086/180726.
  15. ↑ Esta és la distància que la llum pot recórrer en un terç de segon.
  16. ↑ «On the Optical Identification of Cygnus X-1».The Astrophysical Journal.168
    L91–L93.doi:10.1086/180790.
  17. ↑ «Physical Sciences: Detection of Radi Emission from Cygnus X-1».Nature.232(5308)
    246.doi:10.1038/232246a0.
  18. ↑ «Variable Ràdio Emission from X-Ray Sources».Veröffentlichungen Remeis-Sternwarte Bamberg.9(100)
    173.
  19. ↑ «Structures in Space: Hidden Secrets of the Deep Sky».Springer.
    91.
  20. ↑ «Cygnus X-1—a Spectroscopic Binary with a Heavy Companion?».Nature.235(5332)
    37–38.doi:10.1038/235037a0.
  21. ↑ «Identification of Cygnus X-1 with HDE 226868».Nature.235(5336)
    271–273.doi:10.1038/235271b0.
  22. ↑ «Black Holes».Cambridge University Press.
  23. ↑ «The maximum mass of a neutron star».Astronomy and Astrophysics.305
    871–877.doi:10.1086/310296.
  24. ↑ «The First Black Hole».University of Toronto.
  25. ↑ «The implausible history of triple star models for Cygnus X-1 Evidence for a black hole».Astrophysical Letters.16(1)
    9–12.doi:10.1016/S0304-8853(99)00384-4.
  26. ↑ «Millisecond Temporal Structure in Cygnus X-1».The Astrophysical Journal.189
    77–115.doi:10.1086/181452.
  27. ↑ 27,0 27,1 «V* V1357 Cyg – High Mass X-ray Binary».Centre de Données astronomiques de Strasbourg.
  28. ↑ «Accretion states and ràdio loudness in Active Galactic Nuclei: analogies with X-ray binaries».Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.372(3)
    1366–1378.doi:10.1111/j.1365-2966.2006.10954.x.
  29. ↑ «X-rays from AGNs».The Astrophysics Spectator.
  30. ↑ Brocksopp, C.; Tarasov, A. E.; Lyuty, V. M.; Roche, P. (1999), "An Improved Orbital Ephemeris for Cygnus X-1", Astronomy & Astrophysics, 343: 861–864,
  31. ↑ Orosz, Jerome (December 1, 2011), "The Mass of the Black Hole In Cygnus X-1", The Astrophysical Journal, 742 (2): 84
  32. ↑ Bolton, C. T. (1975), "Optical observations and model for Cygnus X-1", The Astrophysical Journal, 200: 269–277,
  33. ↑ Reid, Mark J.; McClintock, Jeffrey E.; Narayan, Ramesh; Gou, Lijun; Remillard, Ronald A.; Orosz, Jerome A. (December 2011), "The Trigonometric Parallax of Cygnus X-1", The Astrophysical Journal, 742 (2): 83,
  34. ↑ “Longperiod Optical Variability of the CYGNUS-X-1 System” . Soviet Astronomy 31 (2). Bibcode: 1987SvA....31..170K.
  35. ↑ 35,0 35,1 «Formation of a Black Hole in the Dark».Science.300(5622)
    1119–1120.doi:10.1126/science.1083451.
  36. ↑ «7.0 The Milky Way Galaxy».In The Public Domain.


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Cygnus_X-1&oldid=928927»