Ljus kanske inte kan undkomma ett svart hål, men nu har tillräcklig information undkommit ett svarta håls kopplingar som astronomer för första gången har kunnat ge en fullständig beskrivning av. Ett team av astronomer från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och San Diego State University har gjort de mest exakta mätningarna någonsin av röntgenbinsystemet Cygnus X-1, vilket tillåter dem att upptäcka de långvariga mysterierna i dess svarta hål och att återföra sin historia sedan födseln för omkring sex miljoner år sedan.
Cygnus X-1, som består av ett svart hål som drar material från sin massiva blå följeskärmstjärna, visade sig avge kraftfulla röntgenstrålar för nästan ett halvt sekel sedan. Sedan upptäckten 1964 har denna galaktiska röntgenkälla granskats intensivt med astronomer som försöker få information om dess massa och snurr. Men utan en noggrann mätning av dess avstånd från jorden, som beräknats vara mellan 5 800 och 7 800 ljusår, kunde vi bara föreställa oss vilka hemligheter Cygnus X-1 innehöll.
Astronom Mark Reid från CfA ledde sitt team att samla in den mest exakta mätningen av avståndet till Cygnus X-1 med hjälp av National Science Foundation: s Very Long Baseline Array (VLBA), ett kontinentbrett radioteleskopsystem. Teamet låste in en direkt trigonometrisk mätning på 6 070 ljusår.
"Eftersom ingen annan information kan undkomma ett svart hål, veta dess massa, vridning och elektrisk laddning en fullständig beskrivning av det," säger Reid som är medförfattare till tre artiklar om Cygnus X-1, publicerad i Astrophysical Journal Letters (finns här, här och här). "Laddningen av detta svarta hål är nästan noll, så att mäta dess massa och snurra gör vår beskrivning komplett."
Med hjälp av deras nya exakta avståndsmätning tillsammans med Chandra X-ray Observatory, Rossi X-ray Timing Explorer, Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics och observationer av synligt ljus som gjorts under mer än två decennier, sammansatte teamet “No Hair ”Teorem - den fullständiga beskrivningen som Reid talar om - genom att avslöja en rejäl massa på nästan 15 solmassor och en turbospinnhastighet på 800 varv per sekund. "Vi vet nu att Cygnus X-1 är ett av de mest massiva svarta hålen i Vintergatan," säger Jerry Orosz från San Diego State University, också författare till uppsatsen med Reid och Lijun Gou från CfA. "Det snurrar lika snabbt som alla svarta hål som vi någonsin har sett."
Som en extra bonus hade observationer som använde VLBA tillbaka 2009 och 2010 också uppmätt Cygnus X-1s rörelse genom galaxen vilket ledde forskare till slutsatsen att det är mycket för långsamt för att ha producerats genom explosionen av en supernova och utan bevis för en stor "kick" vid födelsen, astronomer tror att det kan ha resulterat från den mörka kollaps av en föddstjärna med en massa som är större än cirka 100 gånger solens massa som försvann i en kraftig stjärnvind. "Det finns förslag på att detta svarta hål kunde ha bildats utan en supernovaexplosion och våra resultat stöder dessa förslag," säger Reid.
Det verkar som att med dessa mätningar har professor Stephen Hawking väl och verkligen varit tvungen att äta sina egna ord efter att ha satsat med kollegan astrofysiker Kip Thorne, professor i teoretisk fysik vid California Institute of Technology, att Cygnus X-1 inte innehöll ett svart hål.
”I fyrtio år har Cygnus X-1 varit det ikoniska exemplet på ett svart hål. Trots Hawkings koncession har jag emellertid aldrig varit helt övertygad om att det verkligen innehåller ett svart hål - tills nu, säger Thorne. "Uppgifterna och modelleringen i dessa tre artiklar ger äntligen en fullständig beskrivning av det binära systemet."
Källor: CfA
