Лебедь х-1

definition — Лебедь_X-1

of Wikipedia

   Advertizing ▼

Wikipedia

Лебедь X-1

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: ,

Лебедь X-1 (сокращённо Cyg X-1) — известный галактический источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя. Он был открыт в 1964 году во время суборбитального полёта и является одним из ярчайших источников рентгеновского излучения, обладая максимальной плотностью потока 2,3×10−23 Вт·м−2Гц−1. Лебедь X-1 был первым рентгеновским источником-кандидатом в чёрные дыры и является среди них одним из самых изученных объектов. Известно, что его масса составляет 8,7 масс Солнца, показано, что объект слишком компактен, чтобы быть каким-либо объектом кроме чёрной дыры. Радиус его горизонта событий составляет примерно 26 км.

Лебедь X-1 входит в состав массивной двойной системы, располагающейся на расстоянии примерно 6000 световых лет от Солнца. Также в систему входит голубой сверхгигант с переменным блеском, обозначенный HDE 226868. Объекты находятся на расстоянии 0,2 а.е. друг от друга, или 20 % расстояния от Земли до Солнца. Звёздный ветер сверхгиганта даёт материал для аккреционного диска вокруг рентгеновского источника. Внутренняя часть диска, разогретая до миллионов Кельвинов, генерирует наблюдаемое рентгеновское излучение. Часть вещества уносится в межзвёздное пространство двумя джетами, бьющими перпендикулярно к диску.

Двойная система может принадлежать к звёздной ассоциации Лебедь OB3, что может означать, что возраст Лебедь X-1 составляет порядка пяти миллионов лет и он сформировался из звезды с массой более 40 солнечных. Звезда лишилась бо́льшей части вещества, скорее всего из-за звёздного ветра. Если бы после звезда взорвалась как сверхновая, взрыв с большой вероятностью выбросил бы звёздный остаток из системы. Это значит, что звезда сколлапсировала непосредственно в чёрную дыру.

Лебедь X-1 был предметом шутливого пари между Стивеном Хокингом и Кипом Торном в 1974 году. Хокинг ставил на то, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой. Он признал поражение в 1990, когда данные наблюдений укрепили уверенность в наличии гравитационной сингулярности в системе.

Примечания

1. ↑
2. ↑ Радиус и светимость указана в таблице 2 для расстояния d=2 кпк.
3. ↑
4. Walter Lewin Compact Stellar X-ray Sources. — Cambridge University Press, 2006. — P. 159. — ISBN 0521826594

Как обнаружить чёрную дыру

Хотя они обладают огромной массой и гравитацией, обнаружение чёрных дыр с помощью телескопа практически невозможно. Дело в том, что они не излучают свет, а значит сливаются с тёмным небом.

Однако учёные смогли увидеть её, когда она поглощала вещество звезды. При этом появилось особенное и яркое излучение.

Можно сказать, что настоящее открытие области пространства-времени произошло в 1971 году. Тогда чёрная дыра Лебедь Х-1 была замечена в телескоп.

Лебедь X-1

По правде говоря, история открытия и изучения чёрных дыр длилась очень долго и продолжается по сей день. Разумеется, мы прошли непростой путь от теории до их фактического обнаружения. Вероятно, в будущем нас ждут новые открытия. Мы, наконец, узнаем всё про эти таинственные области космоса.

Открытие

Изучение двойных X- систем является источником растущего доверия к теории черных дыр в научном сообществе . Наиболее важные наблюдения были сделаны в соседних галактиках, начиная с нашей, Млечного Пути . Открытие и точное изучение двойной системы Лебедь X-1 позволило впервые получить ощутимое указание на существование черной дыры, астрофизического объекта, предсказываемого общей теорией относительности .

До середины XX — го  века, черные дыры были просто математические предсказания. В 1965 году, первые наблюдения интерес Состоялись: звезда, HD 226868, была замечена Луиза Вебстер и Пола Murdin  (в) орбитальный в источник рентгеновского излучения . Они назвали эту предполагаемую бинарную систему Лебедем X-1 ( 1- й источник X, указанный в Лебеде ). Позже, в 1971 году, Том Болтон  (in) идентифицировал как черную дыру Cygnus X-1, используя телескоп обсерватории Дэвида Данлэпа в Университете Торонто в Канаде .

Впечатление художника .

Ученые по черной дыре В то время пришла в голову идея, что звезда HD 226868 вращается по очень узкой орбите вокруг черной дыры и что оторванный от нее материал движется по спирали к черной дыре, а затем, достигнув ее горизонта, вызывает особенно важно рентгеновское излучение. Мы Тогда думали, что это явление позволило звезде в то же время избежать притяжения своего звездного соседа, и, следовательно, это явление будет редким, пунктуальным, а то и никогда не воспроизводимым

Однако позже были обнаружены многие другие двойные системы, такие как Лебедь X-1, с такими же характеристическими излучениями. Фактически, теперь мы различаем X-двойные системы, чей компаньон является массивной звездой ( спектрального класса O или B ) или малой массой (для звезд типа F — M), и которые питают аккреционный диск вокруг черной дыры благодаря обгон полости Роша или звездным ветром соответственно.

Наблюдения со спутника Ухуру в 1971 году возродили научные дебаты о Cygnus X-1. Во-первых, они продемонстрировали неравномерность рентгеновских лучей. Во-вторых, благодаря законам гравитации, если мы знаем период обращения и массу звезды, мы можем определить минимально возможную массу звезды. Другой объект системы . Спутник Ухуру позволил точно определить этот период обращения: 5,6 суток. Таким образом было указано значение 6 солнечных масс как минимальную массу для невидимого тела. Это значение превышает максимальный предел массы нейтронных звезд и поэтому считается убедительным свидетельством того, что компактный объект Лебедя X-1 является черной дырой.

Примечания

1. ↑ 123456Staff V* V1357 Cyg — High Mass X-ray Binary — simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?protocol=html&Ident=HDE 226868. Centre de Données astronomiques de Strasbourg (March 3, 2003).
2. Ninkov, Z.; Walker, G. A. H.; Yang, S. (1987). «The primary orbit and the absorption lines of HDE 226868 (Cygnus X-1) — adsabs.harvard.edu/abs/1987ApJ…321..425N». Astrophysical Journal, Part 1 321: 425–437. DOI:10.1086/165641 — dx.doi.org/10.1086/165641. Проверено 2008-05-02.
3. ↑ 12Iorio, Lorenzo (July 24, 2007). «On the orbital and physical parameters of the HDE 226868/Cygnus X-1 binary system — adsabs.harvard.edu/abs/2007arXiv0707.3525I». E-print 315: 335. DOI:10.1007/s10509-008-9839-y — dx.doi.org/10.1007/s10509-008-9839-y. Проверено 2008-03-14.
4. ↑ 12Ziółkowski, J. (2005). «Evolutionary constraints on the masses of the components of HDE 226868/Cyg X-1 binary system — arxiv.org/abs/astro-ph/0501102». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 358: 851–859. DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.08796.x — dx.doi.org/10.1111/j.1365-2966.2005.08796.x. Проверено 2008-03-04. Радиус и светимость указана в таблице 2 для расстояния d=2 кпк.
5. ↑ 12Mirabel, I. Félix; Rodrigues, Irapuan (2003). «Formation of a Black Hole in the Dark — www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5622/1119». Science 300 (5622): 1119–1120. DOI:10.1126/science.1083451 — dx.doi.org/10.1126/science.1083451. PMID 12714674 — www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12714674?dopt=Abstract. Проверено 2008-03-15.
6. Staff Integral’s view of Cygnus X-1 — hubble.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=32700. ESA (June 10, 2003).
7. Bowyer, S.; Byram, E. T.; Chubb, T. A.; Friedman, H. (1965). «Cosmic X-ray Sources — www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/147/3656/394». Science 147 (3656): 394–398. DOI:10.1126/science.147.3656.394 — dx.doi.org/10.1126/science.147.3656.394. PMID 17832788 — www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17832788?dopt=Abstract. Проверено 2008-03-10.
8. Staff. Observations: Seeing in X-ray wavelengths — www.esa.int/esaSC/SEMTA2T1VED_index_0.html, ESA (5 ноября 2004).
9. Lewin Walter Compact Stellar X-ray Sources. — Cambridge University Press, 2006. — P. 159. — ISBN 0521826594
10. Harko, T. Black Holes — www.physics.hku.hk/~astro/harko_science.html. University of Hong Kong (June 28, 2006).
11. Gies, D. R.; Bolton, C. T. (1986). «The optical spectrum of HDE 226868 = Cygnus X-1. II — Spectrophotometry and mass estimates — adsabs.harvard.edu/abs/1986ApJ…304..371G». The Astrophysical Journal, Part 1 304: 371–393. DOI:10.1086/164171 — dx.doi.org/10.1086/164171. Проверено 2008-03-18.
12. Nayakshin, Sergei; James B. Dove X-rays From Magnetic Flares In Cygnus X-1: The Role Of A Transition Layer — adsabs.harvard.edu/abs/1998astro.ph.11059N. Cornell University (November 3, 1998).
13. Young, A. J.; Fabian, A. C.; Ross, R. R.; Tanaka, Y. (2001). «A Complete Relativistic Ionized Accretion Disc in Cygnus X-1 — arxiv.org/abs/astro-ph/0103214». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 325: 1045–1052. DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04498.x — dx.doi.org/10.1046/j.1365-8711.2001.04498.x. Проверено 2008-03-13.
14. Gallo, Elena; Fender, Rob (2005). «Accretion modes and jet production in black hole X-ray binaries — arxiv.org/abs/astro-ph?papernum=0509172». Memorie della Società Astronomica Italiana 75: 282–290. Проверено 2008-03-29.
15. Staff. Galaxy Entree or Main Course? — astronomy.swin.edu.au/sao/astronomynews/astronews2004s1.xml, Swinburne University (February 27, 2004).

Эпоха чёрных дыр

На самом деле, раньше не один учёный, который изучал чёрные дыры, не имел доказательств их реального существования. В основном, их идеи были основаны на математических расчётах.

Впервые предположение о существовании подобных областей во Вселенной выдвинул английский священник Д. Мичел в 1783 году. В свободное время он увлекался астрономией. Согласно его расчётам, если сжать астрофизический объект, то возникнет мощнейшая гравитационная сила. При этом его пределы не сможет покинуть даже свет.

Кроме того, подобную гипотезу выдвинул французский учёный Пьер Лаплас. Он считал, что в случае высокой гравитации тела скорость убегания больше световой скорости. То есть частицы света двигающиеся в точку не смогут двигаться бесконечно, и будут удерживаться гравитационной силой.

Пьер-Симон Лаплас

Спустя много лет в 1915 году Альберт Эйнштейн написал основные уравнения общей теории относительности. Они также предсказывали наличие особых областей в космическом пространстве.

В 1916 году на основе общей теории относительности Карл Шварцшильд расчитал числовое значение пространства и времени внутри и за пределами тела, влияющее на движение частиц и античастиц.

Между тем, официально термин «чёрная дыра» был введён в 1968 году благодаря труду американского физика-теоретика Джона Уиллера. Он описал свойства этих областей, использовав новое для них понятие.

Джон Арчибальд Уилер

Стоит отметить, что большой вклад в историю изучения и исследования чёрных дыр внёс индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар. Он написал книгу «Математическая теория чёрных дыр» (1974-1983 гг).

В дальнейшем многие великие учёные, в том числе и Стивен Хокинг, продолжили работу по изучению этих загадочных областей нашей Вселенной.

Лебедь X-1

Лебедь X-1 — это двойная система в рентгеновском диапазоне. Это означает, что два космических объекта вращаются вокруг друг друга и генерируют мощное рентгеновское излучение. Эта система известна с 1960-х годов, когда в космос были запущены первые рентгеновские телескопы. Почему только тогда? Все просто. Космические рентгеновские лучи не достигают земли. Потому что их блокирует атмосфера.

Изучение объекта Лебедь X-1 показало, что один из двух компонентов системы должен быть чрезвычайно компактным. Это был единственный способ объяснить многочисленные кратковременные колебания мощности рентгеновских лучей.

Компактный объект — это объект, большая масса которого сосредоточена в очень маленьком пространстве. Это может быть нейтронная звезда. Или черная дыра. Первоначально астрономы не были точно уверены в том, что они правильно понимают природу объекта Лебедь X-1.

Интересный факт – знаменитый Стивен Хокинг даже заключил пари со своим коллегой Кипом Торном в 1974 году. Хокинг считал, что Лебедь Х-1 не является черной дырой. Но Торн с этим не согласился. И в 1990 году Хокинг признал свое поражение. К тому времени накопилось достаточно информации, чтобы можно было сделать однозначный вывод, что одним из компонентов системы Лебедь X-1 действительно является черная дыра.

Музыкальные связи

В году Раш записал песню о воображаемом путешествии к Cygnus X-1. Песня входит в альбом A Farewell to Kings . Продолжение этой песни Cygnus X-1 Book II: Hemispheres дано в 1978 году в их альбоме Hemispheres, который исследует возможности символической «другой стороны» Cygnus X-1. В 1993 году Матиас Мэтью Хоффманн использует псевдоним Cygnus X для написания своей транс-музыки, самая известная из которых называется The Orange Theme . В 1998 году альбом Gold for Bethany Curve  (in) также содержит песню Cygnus X-1 . В 2001 году Weezer также предложили инструментальную песню с таким же названием для своего четвертого альбома Clumsy .

Интересное

В созвездии Лебедя была обнаружена черная дыра – объект, который будоражит умы астрономов и физиков вот уже свыше 200 лет. На существование черных дыр (правда, тогда их так не называли) одним из первых указал еще в XVIII в. Лаплас. Свои рассуждения он основывал на законе всемирного тяготения. Действительно, мы знаем, что для того, чтобы космический аппарат или какое-либо другое тело навсегда покинуло Землю, ему необходимо сообщить вторую космическую скорость (астрономы называют ее параболической), равную 11,2 км/с.

При меньшей скорости тело упадет на Землю или станет ее спутником. Чтобы улететь с Юпитера, телу нужно сообщить параболическую скорость, равную уже 60,4 км/с, с Солнца – около 600 км/с. А представьте себе небесное тело, покинуть которое можно лишь имея параболическую скорость, не меньшую скорости света, т. е. 300 000 км/с. Поскольку ничто в природе не может двигаться со скоростью, большей скорости света, такое небесное тело будет все в себя втягивать и ничего не будет выпускать, даже свет. Получается нечто вроде дыры в космосе.

Так как такие черные дыры не светятся, никто не ожидал их увидеть на небе при телескопических наблюдениях. Однако в начале 70-х гг., когда в космос запустили рентгеновский телескоп, астрономы увидели излучение небесных тел в диапазоне волн, не доступном для наблюдений с поверхности Земли из-за сильного поглощения в атмосфере.

С помощью такого телескопа недалеко от Лебедя и был замечен странный быстропеременный рентгеновский источник Лебедь Х-1. Х – обозначение рентгеновских, или Х-лучей. Как оказалось, он обращается с периодом около 5,6 суток вокруг обычной очень массивной и горячей звезды. Быстрая переменность указывала на очень маленькие размеры источника (менее 1000 км). Звезды с такими размерами науке не известны. Наблюдения оптического излучения главной звезды показали периодические (с тем же периодом) смещения ее спектральных линий, благодаря чему удалось оценить массу невидимого рентгеновского источника, которая оказалась в 10 раз больше солнечной массы.

Первое предположение, что этот загадочный объект является нейтронной звездой, сразу было отвергнуто, так как нейтронные звезды имеют массы не более нескольких солнечных масс. Ученые пришли к выводу, что рентгеновские лучи излучает черная дыра, радиус которой всего около 30 км. Но ведь черная дыра сама ничего излучать не может. Как же тут быть с рентгеновским излучением? Как показали исследования, благодаря тому, что черная дыра обращается вокруг гигантской горячей обычной звезды, она своим притяжением как бы перетягивают ее вещество. Это вещество, перед тем как упасть и исчезнуть в черной дыре, образует вокруг нее очень горячий, нагретый до миллионов градусов диск, рентгеновское излучение которого мы и наблюдаем.

Сам диск по форме напоминает кольцо вокруг планеты Сатурн. Теперь нам нетрудно представить строение объекта Лебедь Х-1: яркая горячая звезда радиусом в несколько миллионов километров, а вокруг нее с огромной скоростью обращается черная дыра радиусом около 30 км, окруженная диском из горячего вещества, вытянутого из главной звезды.

Видео

https://youtube.com/watch?v=vsxL919SToo

Источники

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Лебедь_(созвездие)http://www.galactic.name/constellations/cygnus_constellation.phphttp://www.prao.ru/Constellations/mif/lebed.htmlhttp://v-kosmose.com/sozvezdie-lebed-cygnus/

Миф

Как же Лебедь, который так привязан к воде, попал на небо и оказался среди созвездий? Ответ мы находим в мифологии, которая связывает созвездия Лебедя и Лиры.

Давным-давно прославленный спартанский герой Тиндарей был изгнан из собственного царства братом Гиппоконтом. Долгие годы он скитался, обошел много стран, но нигде не нашел приюта. Наконец, пришел он в Этолию к царю Тестию, который не только принял его как дорогого гостя, но и подружился с ним так, что отдал ему в жены свою прекрасную, как богиня, дочь Леду.

Счастливо зажил Тиндарей. Прошло немного времени, и Геркулес убил Гиппоконта и его сыновей, и тогда Тиндарей вернулся в родную Спарту вместе с Ледой.

Удивительная красота и очарование Леды вызывали восторг у каждого, кто ее видел. Весть о том, что она красива, как бессмертные богини, обошла всю Грецию. Могла ли такая красавица остаться не замеченной Зевсом? Увидел ее однажды Зевс и тотчас начал обдумывать способ, как ему овладеть Ледой так, чтобы об этом не узнала его ревнивая супруга Гера. Он превратился в белоснежного лебедя и спустился с высот Олимпа в Спарту, к Леде.

Каждую ночь Леда принимала Лебедя – всемогущего Зевса. От него у нее родились двое детей – дочь Елена, прекрасная, как богиня, которая позже стала причиной Троянской войны, и сын Полидевк – прославленный герой, которого Зевс одарил бессмертием.

От Тиндарея Леда тоже родила двоих детей – дочь Клитемнестру и сына Кастора.
На небе созвездие Лебедя олицетворяет Зевса, который, превратившись в белоснежную птицу, летит на Землю к своей любимой Леде.

Обучение

До 2011 года астрономы считали, что черная дыра Лебедь X-1 была объяснена взрывом сверхновой SN типа II, которая произошла от звезды, по крайней мере, в 30 раз массивнее Солнца . Однако образование такой сверхновой также приводит к образованию туманности из-за рассеивания остаточных элементов. Более точные измерения скоростей и определение местоположения этой звездной системы с помощью VLBA, расположенной на расстоянии 6070  световых лет, а также отсутствие туманности бросают тень на этот первый сценарий. Черная дыра возникла бы в результате простого гравитационного коллапса без взрыва сверхновой звезды, как предсказывают теоретики Роберт Оппенгеймер, Джордж Волков и Хартланд Снайдер .

Звёздная дыра

И это не просто черная. А так называемая звездная черная дыра. Это означает, что она образовалась в результате коллапса тяжелой звезды, когда у нее закончилось топливо. Эта звезда раньше была частью двойной звездной системы. И ее компаньон все еще находится на своем месте. Это голубой сверхгигант. Объекты вращаются вокруг общего центра масс.

Советуем почитать Антивещество. Тайна, скрытая в вечности

И как можно увидеть на иллюстрации выше, материал продолжает течь от голубой звезды к черной дыре. Там он образует так называемый аккреционный диск. Он возникает из-за того, что газ движется вокруг черной дыры с огромной скоростью, прежде чем окончательно исчезнуть за горизонтом событий. Однако часть газа выбрасывается чуть раньше. И с такой же огромной скоростью. Весь этот горячий и быстрый газ производит много рентгеновских лучей. И их можно увидеть!

Благодаря этим данным ученые узнали много интересного о параметрах рассматриваемой нами сегодня черной дыры. У каждой черной дыры есть три основные характеристики, которые полностью ее описывают: это масса, скорость вращения и электрический заряд. Заряд объекта Лебедь X-1 равен нулю. А массу или скорость вращения теперь можно было бы определить чрезвычайно точно. По крайней мере, учитывая, что мы имеем дело с очень маленьким, находящимся на расстоянии более 6000 световых лет объектом (размером примерно с большой астероид).

Используя все имеющиеся данные, астрономы установили, что Лебедь Х-1 в 14,8 раза тяжелее Солнца. И вращается вокруг своей оси 800 раз в секунду! И даже если никакие другие параметры черной дыры определить не удастся, ученые обязательно продолжат наблюдать за этим завораживающим объектом.

Ведь в черных дырах тоже есть на что посмотреть!

Эта статья впервые была опубликована здесь.

____________________________________________________________________________________

Тесты про космос и не только
alivespace.ru

А еще Вам могут понравиться эти статьи:

Замерзнет ли вода в открытом космосе?
alivespace.ru

Пять неразгаданных тайн нашего мира
alivespace.ru

Лицо на Марсе. Запутанная история
alivespace.ru

Пять странностей Солнечной системы
alivespace.ru

10 признаков того, что Вы живете с пришельцем
alivespace.ru