Cygnus X-1 è stato il primo buco nero mai scoperto. Nuove misurazioni mostrano che è molto più massiccio di quanto si credesse in precedenza
Nel 1964 furono lanciati due razzi suborbitali Aerobee con l'obiettivo di mappare le sorgenti di raggi X nel cielo. Ogni razzo conteneva un contatore Geiger diretto, in modo che quando il razzo ruotava al culmine della sua traiettoria per misurare la direzione delle sorgenti di raggi X. Il progetto ha scoperto otto sorgenti di raggi X, tra cui una particolarmente luminosa nella costellazione del Cigno. Divenne noto come Cygnus X-1.
Cygnus X-1 ripreso da un telescopio a palloncino. Credito: NASA/Marshall Space Flight Center
Man mano che i telescopi a raggi X diventavano più precisi, era chiaro che Cygnus X-1 non era collegato a una sorgente ottica luminosa. I raggi X erano piuttosto luminosi e provenivano da una regione di dimensioni quasi stellari. Ciò ha suggerito che potrebbe essere un buco nero (allora ipotetico) di massa stellare. L'idea era così controversa che ispirò una scommessa tra Stephen Hawking e Kip Thorne nel 1974, con Hawking che scommise contro l'idea. Negli anni '90 era chiaro che Cygnus X-1 poteva essere solo un buco nero, e Hawking ha ammesso la scommessa.
Nel corso degli anni Cygnus X-1 è diventato uno degli oggetti più studiati del cielo. Ora sappiamo che si tratta di una binaria a raggi X, in cui il buco nero orbita da vicino una stella supergigante blu nota come HDE 226868. I due orbitano l'uno attorno all'altro così da vicino che il materiale della stella viene catturato dal buco nero. Quando il materiale stellare si surriscalda nel disco di accrescimento del buco nero, emette i potenti raggi X che abbiamo rilevato per la prima volta. Ma c'è ancora molto che non sappiamo su Cygnus X-1, e uno dei più basilari è la sua distanza.
Utilizzo della parallasse per misurare la distanza di Cygnus X-1. Credito: Centro internazionale per la ricerca sulla radioastronomia
Sappiamo che Cygnus X-1 è a poche migliaia di anni luce di distanza, ma stabilire la distanza esatta è una sfida. La distanza degli oggetti celesti vicini viene in genere misurata utilizzando parallasse, dove viene misurata la posizione apparente dell'oggetto rispetto a oggetti più distanti. Le sorgenti di raggi X sono difficili da individuare, quindi questo metodo non è efficace per gli oggetti a raggi X. Cygnus X-1 emette anche luce radio, quindi potresti usare le osservazioni radio per misurare la sua parallasse, ma anche questo non è molto preciso.
Ma un nuovo studio utilizza un paio di trucchi per ottenere una misurazione accurata della distanza. Invece di utilizzare una singola antenna radio per misurare la parallasse, il team ha utilizzato il Very Long Baseline Array (VLBA), che ha dieci antenne paraboliche sparse negli Stati Uniti. Insieme creano un telescopio virtuale di dimensioni americane, che ti offre una maggiore precisione. Ma il team ha anche misurato il movimento del buco nero e della sua compagna stellare. Ciò consente loro di misurare la distanza tra loro. Combinando questo con le osservazioni di parallasse VLBA, il team ha calcolato che Cygnus X-1 si trova a circa 7.000 anni luce di distanza.
Questa è una distanza maggiore di quanto pensassimo. Poiché la nostra stima della massa del buco nero si basa sulla nostra misura della distanza, ciò significa anche che il buco nero è più massiccio di quanto pensassimo. Il team ha calcolato che la sua massa è 21 volte quella del Sole, che è il 50% più grande rispetto alle stime precedenti.
Cygnus X-1 non è il buco nero più vicino alla Terra, ma con la sua vicinanza e i raggi X luminosi, continuerà ad essere il buco nero locale più studiato. E come mostra quest'ultima ricerca, abbiamo ancora molto da imparare.
Riferimento:Miller-Jones, James CA, et al. ' Cygnus X-1 contiene un buco nero di 21 massa solare - Implicazioni per i venti stellari massicci . 'Scienza(2021).