Cygnus X-1 was het eerste zwarte gat ooit gevonden. Nieuwe metingen laten zien dat het veel massiever is dan eerder werd aangenomen
In 1964 werden twee Aerobee suborbital-raketten gelanceerd met als doel röntgenbronnen in de lucht in kaart te brengen. Elke raket bevatte een gerichte geigerteller, zodat de raket op het hoogtepunt van zijn baan ronddraaide om de richting van röntgenbronnen te meten. Het project ontdekte acht röntgenbronnen, waaronder een bijzonder heldere in het sterrenbeeld Cygnus. Het werd bekend als Cygnus X-1.
Cygnus X-1 zoals afgebeeld door een ballontelescoop. Krediet: NASA/Marshall Space Flight Center
Toen röntgentelescopen nauwkeuriger werden, werd het duidelijk dat Cygnus X-1 niet was aangesloten op een heldere optische bron. De röntgenfoto's waren behoorlijk helder en kwamen uit een gebied dat bijna sterachtig was. Dit suggereerde dat het een (toen hypothetisch) zwart gat met stellaire massa zou kunnen zijn. Het idee was zo controversieel dat het in 1974 een weddenschap inspireerde tussen Stephen Hawking en Kip Thorne, waarbij Hawking wedde tegen het idee. Tegen de jaren negentig was het duidelijk dat Cygnus X-1 alleen een zwart gat kon zijn, en Hawking gaf de weddenschap toe.
Door de jaren heen is Cygnus X-1 een van de meest bestudeerde objecten aan de hemel geworden. We weten nu dat het een dubbelster met röntgenstraling is, waarbij het zwarte gat nauw om een blauwe superreus draait die bekend staat als HDE 226868. De twee draaien zo dicht om elkaar heen dat het materiaal van de ster door het zwarte gat wordt opgevangen. Terwijl het stellaire materiaal oververhit raakt in de accretieschijf van het zwarte gat, zendt het de krachtige röntgenstraling uit die we voor het eerst hebben gedetecteerd. Maar er is nog veel dat we niet weten over Cygnus X-1, en een van de meest elementaire is de afstand.
Parallax gebruiken om de afstand van Cygnus X-1 te meten. Krediet: Internationaal centrum voor onderzoek naar radioastronomie
We weten dat Cygnus X-1 een paar duizend lichtjaren verwijderd is, maar het is een uitdaging om de exacte afstand vast te stellen. De afstand van nabije hemellichamen wordt meestal gemeten met parallax, waarbij de schijnbare positie van het object wordt gemeten ten opzichte van verder weg gelegen objecten. Röntgenbronnen zijn moeilijk te lokaliseren, dus deze methode is niet effectief voor röntgenobjecten. Cygnus X-1 zendt ook radiolicht uit, dus je zou radio-waarnemingen kunnen gebruiken om zijn parallax te meten, maar ook dat is niet erg nauwkeurig.
Maar een nieuwe studie gebruikt een aantal trucs om een nauwkeurige afstandsmeting te krijgen. In plaats van een enkele radioantenne te gebruiken om parallax te meten, gebruikte het team de Very Long Baseline Array (VLBA), die tien antenneschotels heeft verspreid over de Verenigde Staten. Samen creëren ze een virtuele telescoop ter grootte van Amerika, die je meer precisie geeft. Maar het team heeft ook de beweging van het zwarte gat en zijn stellaire metgezel gemeten. Hierdoor kunnen ze de afstand tussen hen meten. Door dit te combineren met VLBA parallax-waarnemingen, berekende het team dat Cygnus X-1 zich op ongeveer 7.000 lichtjaar afstand bevindt.
Dit is een grotere afstand dan we dachten. Omdat onze schatting van de massa van het zwarte gat gebaseerd is op onze afstandsmaat, betekent dit ook dat het zwarte gat massiever is dan we dachten. Het team berekende dat zijn massa 21 keer die van de zon was, wat 50% groter is dan eerdere schattingen.
Cygnus X-1 is niet het dichtstbijzijnde zwarte gat bij de aarde, maar met zijn nabijheid en heldere röntgenstralen zal het het meest bestudeerde lokale zwarte gat blijven. En zoals uit dit laatste onderzoek blijkt, hebben we nog veel te leren.
Verwijzing:Miller-Jones, James CA, et al. ' Cygnus X-1 bevat een zwart gat met een massa van 21 zonnen - implicaties voor massieve sterwinden .'Wetenschap(2021).