[科普中国]-天鹅座X-1

天鹅座X-1（Cygnus X-1，缩写为Cyg X-1）是一个位于天鹅座方向的双星系统，最早被认为是黑洞的天体系统之一。它于1965年被发现，是个很强的X射线源。该黑洞从邻近轨道运行的蓝色超级巨恒星中吸取气体，它向内螺旋式释放着巨大热量，喷射出高能量X射线和伽马射线，是人类发现的第一个黑洞候选天体。它是一颗高质量X射线双星，其主星是一颗超巨星，光谱型为B0，伴星名为HDE 226868，是一颗8.9等的变星。

在环境许可的情况下，使用小型双筒望远镜可看见天鹅座X-1。根据历元1950的资料，该天体位于赤经19 h 56.5 min，赤纬35 deg 4 min。

天鹅座X-1是个双星系统，由一光谱型O9-BO的超巨星及一颗致密星组成。超巨星的质量约为20-40倍太阳质量，致密星则具有太阳的8.7倍质量。由于中子星的最大质量不多于3倍太阳质量，因此该颗致密星普遍被认为是黑洞。X射线由双星系统内的吸积盘产生，在吸积盘内发生康普顿散射，再被反射向外。天鹅座X-1是天空中持续最久的强力X射线源。距离地球约6000光年。

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。1

天体测定径向速度 (Rv): -13km/s

自行 (μ) : 赤经 -3.82mas/yr

赤纬 -7.62mas/yr

视差 (π) 0.58 ± 1.01 mas

距离:约6000 ly

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Cyg XR-1（后名Cyg X-1）。其天球坐标估计为赤经1953、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10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1.4百万公里。

1971年4月至5月，莱登天文台的Luc Braes和George Miley与美国国家射电天文台的Robert M. Hjellming和Campbell Wade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+35 1910 = 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。

皇家格林威治天文台的Louise Webster和Paul Murdin与单独在多伦多大学大卫·邓拉普天文台工作的 Charles Thomas Bolton于1971年公布了HDE 226868巨型伴星的发现消息。该星光谱的多普勒效应显示了其伴星的存在，人们也能根据轨道数据间接地测量其质量。由于该天体质量很高，他们推测它可能是一个黑洞。因为最大的中子星也不可能超过3个太阳质量。

随着更多观测证据的发现，到了1973年末，天文学界的普遍结论为天鹅座X-1最大可能为一黑洞。对天鹅座X-1更精确的测量显示出小至1毫秒的变化。这个间距与黑洞吸积盘物质的乱流相符。持续三分之一秒的X射线爆符合物质掉进黑洞预测所需的时间。

至今天鹅座X-1已被多部轨道及地面观测仪器长期观测。X射线双星（如HDE 226868/天鹅座X-1）和活动星系核间有众多相似之处，显示它们有共同的运行原理：黑洞、旋转中的吸积盘和喷流。因此，天鹅座X-1被归于一类称为微类星体的双星系统。对诸如HDE 226868/天鹅座X-1的双星系统的科学研究能使科学家对活动星系的运动原理有更深入的认知。1

参见恒星黑洞

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学