疑似存在黑洞的射电源x-1最早被人类发现于哪个星座?
黑洞是大质量恒星演化末期的残余。
如果单个恒星形成黑洞,在它的附近可以感觉到,在远处既看不到也感觉不到,所以只能在双星系统中找到。天鹅座X-1恰好是一个发出强烈X射线的双星系统。
双星是空间中两颗相互靠近并围绕对方旋转的恒星。两颗恒星通常质量不同,但它们是同时形成的。正是因为质量不同,所以它们的进化速度不同,进化程度也不同。其中质量较大的一颗(称为主星)演化较快,另一颗(称为伴星)演化较慢。快速进化的那颗首先耗尽了核燃烧,变成了红巨星,而质量较小的那颗还处于主序星阶段。
红巨星的外层会膨胀,膨胀到一定程度会触及另一颗恒星的引力范围。所以在双星系统中,红巨星有一个最大允许体积,叫做罗氏体积,对应的半径叫做罗氏半径,因为是法国科学家罗氏首先计算出来的。
当红巨星膨胀到它的罗氏半径时,半径之外的气体会脱离它的引力,到达小质量伴星的引力范围,而这颗伴星一定会吸收这些气体物质,包裹在它的周围,成为它的核燃料。这样,两颗恒星之间就会发生质量转移。主星的膨胀和质量转移同时发生。转移结束时,主星的外层气体壳被完全去除,成为小质量恒星;伴星吸收了主星的质量,成为大质量恒星。如果主星的剩余质量仍然是太阳质量的三倍以上,那么这颗恒星将继续收缩,最终通过超新星爆炸成为黑洞。但是,两颗恒星之间的关系不会改变,已经成为大质量恒星的伴星仍然围绕黑洞运行。
伴星继续进化,总有一天,它会变成红巨星,膨胀到刚好填满它的罗氏体积。当它继续膨胀时,它也开始失去质量,失去的质量会再次落到黑洞中。恒星都在旋转。当恒星演化成黑洞时,恒星固有的旋转角动量依然存在,并被黑洞完全继承。旋转的黑洞会拖着周围的时空一起旋转。落到黑洞中的恒星物质不会直接进入黑洞,而是会在黑洞周围形成一个旋转的圆盘,在那里物质会以螺旋的形式落入黑洞。这个圆盘叫做吸盘。
物质在吸盘中旋转,落在中子星上。当物质高速撞击中子星表面时,速度高达654.38+1亿km/s,其势能转化为动能,会形成654.38+1000亿度以上的高温,高温气体会发出强烈的X射线。人们正是通过探测X射线来探测黑洞的。
天鹅座X-1是一个强大的射电源。被1965发射的X射线探测火箭发现,被1970发射的X射线探测卫星详细探测。它距离我们大约6000光年。
在天鹅座X-1的位置,有一颗质量是太阳25-40倍的高温蓝星,但这样的恒星是不可能发出X射线的。因此,一颗看不见的伴星一定是在吸收它的质量,并将其加热到数百万度的高温,从而发出如此强烈的X射线。
仔细观察后发现,这颗蓝星的轨道摆动周期为5.6天,说明确实存在一颗伴星。而伴星距离蓝星只有短短的300万公里。进一步的测量和计算表明,这颗看不见的伴星的质量是太阳的7倍。根据广义相对论的计算,只要恒星核心的质量是太阳的三倍以上,收缩后就无法形成稳定的中子星,只能是黑洞。
到目前为止,所有的证据都表明天鹅座X-1存在一个黑洞。
这是人类发现的第一个黑洞。