Cygnus X-1 para niños
Cygnus X-1 (también conocido como Cyg X-1) es un objeto espacial muy especial: ¡es un agujero negro! Este agujero negro es una fuente muy brillante de rayos X y se encuentra en la constelación del Cisne. Fue descubierto en 1964 gracias a un detector de rayos X que viajaba en un cohete. Cygnus X-1 es uno de los objetos más brillantes en el cielo cuando se observan rayos X de alta energía.
Es un ejemplo clásico de lo que los científicos llaman una Binaria de Rayos X. Estos son sistemas formados por dos objetos que giran uno alrededor del otro: uno es un objeto muy denso (como un agujero negro o una estrella de neutrones) y el otro es una estrella compañera. En el caso de Cygnus X-1, el objeto denso es un agujero negro que tiene una masa de casi 15 veces la masa de nuestro Sol. Este agujero negro orbita alrededor de una estrella muy grande y brillante llamada HDE 226868, que es una supergigante azul.
Es importante saber que el agujero negro no emite los rayos X directamente. Los rayos X provienen de la materia (gas y plasma) que está a punto de caer en el agujero negro. Esta materia forma un disco de acrecimiento que gira alrededor del agujero negro y se calienta a temperaturas de millones de grados, ¡lo que produce los rayos X!
Cygnus X-1 fue el primer caso en el que los científicos pudieron confirmar la presencia de un agujero negro. También se han observado chorros de materia que salen de este sistema, extendiéndose por grandes distancias en el espacio. Estos chorros son increíblemente poderosos, ¡con una energía equivalente a 20.000 veces la energía de nuestro Sol!
Este fascinante sistema se encuentra a unos 6.000 años luz de la Tierra.
Contenido
¿Cómo se Descubrió y Observó Cygnus X-1?
La observación de los rayos X en el espacio permite a los astrónomos estudiar fenómenos celestes donde el gas alcanza temperaturas de millones de grados. Sin embargo, los rayos X no pueden atravesar la atmósfera terrestre, así que para verlos, los instrumentos deben ser enviados al espacio.
Los Primeros Pasos: Cohetes y Contadores Geiger
Cygnus X-1 fue descubierto usando instrumentos de rayos X que fueron lanzados al espacio en un cohete suborbital desde un lugar llamado White Sands Missile Range en Nuevo México. En 1964, se usaron dos cohetes para crear un mapa del cielo en busca de fuentes de rayos X. Estos cohetes llevaban unos aparatos llamados contadores Geiger que medían los rayos X. Al girar los cohetes, los instrumentos barrían el cielo, creando un mapa detallado.
Gracias a estas mediciones, se encontraron ocho nuevas fuentes de rayos X cósmicos, y una de ellas fue Cygnus X-1. Al principio, no se asoció con ninguna fuente de radio o óptica conocida en esa posición.
El Satélite Uhuru y las Fluctuaciones Rápidas
Para poder estudiar estas fuentes por más tiempo, en 1963, los científicos Riccardo Giacconi y Herb Gursky propusieron el primer satélite orbital para estudiar rayos X. La NASA lanzó este satélite, llamado Uhuru, en 1970. Uhuru permitió descubrir 300 nuevas fuentes de rayos X.
Las observaciones de Cygnus X-1 con Uhuru mostraron que la intensidad de los rayos X cambiaba muy rápidamente, varias veces por segundo. Esta variación tan veloz significaba que la energía debía producirse en una región muy pequeña, de unos 100.000 kilómetros. Para que te hagas una idea, el diámetro del Sol es de aproximadamente 1.400.000 kilómetros, ¡así que la fuente de energía de Cygnus X-1 es mucho más pequeña!
Identificando la Estrella Compañera
Entre abril y mayo de 1971, varios equipos de astrónomos detectaron emisiones de radio de Cygnus X-1. La posición precisa de estas emisiones de radio señaló a una estrella llamada HDE 226868. Esta estrella es una supergigante y no puede producir por sí misma la cantidad de rayos X que se observaban. Esto significaba que la estrella debía tener una compañera que pudiera calentar el gas a los millones de grados necesarios para producir los rayos X de Cygnus X-1.
En 1972, los científicos Louise Webster, Paul Murdin y Charles Thomas Bolton, trabajando de forma independiente, anunciaron el descubrimiento de una compañera masiva y oculta de HDE 226868. Midieron el desplazamiento Doppler del espectro de la estrella, lo que les permitió estimar la masa de la compañera. Basándose en la gran masa que calcularon, sugirieron que podría ser un agujero negro, ya que la estrella de neutrones más grande posible no puede superar tres veces la masa del Sol.
Con más observaciones que confirmaban las pruebas, a finales de 1973, la mayoría de los astrónomos aceptaron que Cygnus X-1 era muy probablemente un agujero negro. Las mediciones más precisas de Cygnus X-1 mostraron variaciones en milisegundos. Este tipo de cambios rápidos son consistentes con la materia que cae en un agujero negro, formando un disco de acreción.
Desde entonces, Cygnus X-1 ha sido estudiado en detalle. Las similitudes entre las emisiones de sistemas binarios de rayos X como Cygnus X-1 y los núcleos galácticos activos (que son el centro de algunas galaxias) sugieren que ambos funcionan de manera similar, con un agujero negro, un disco de acreción y chorros de materia. Por esta razón, Cygnus X-1 se clasifica como un microcuásar, que es como una versión más pequeña de los cuásares. Estudiar sistemas como Cygnus X-1 nos ayuda a entender mejor cómo funcionan las galaxias activas.
El Sistema Binario de Cygnus X-1
El objeto compacto (el agujero negro) y la estrella supergigante azul (HDE 226868) forman un sistema binario. Esto significa que giran uno alrededor del otro, compartiendo un centro de masa común, y completan una órbita cada 5,599829 días.
Desde la Tierra, el agujero negro nunca pasa por detrás de la estrella, lo que significa que el sistema no se "eclipsa". La inclinación de su órbita con respecto a nuestra línea de visión no se conoce con total exactitud, pero se estima que es de unos 48 grados. Esto significa que el tamaño de su órbita es aproximadamente el 20% de la distancia entre la Tierra y el Sol. Su órbita es casi perfectamente circular.
¿De Dónde Viene Cygnus X-1?
El sistema HDE 226868/Cygnus X-1 se mueve por el espacio junto con un grupo de estrellas masivas llamado Cygnus OB3. Este grupo se encuentra a unos 2.000 parsecs del Sol. Esto sugiere que HDE 226868, Cygnus X-1 y este grupo de estrellas podrían haberse formado al mismo tiempo y en el mismo lugar, hace unos 5 millones de años.
Cygnus X-1 se encuentra en la Vía Láctea, nuestra galaxia, en una zona cercana al Brazo de Orión, donde se encuentra nuestro Sol. Se ha dicho que pertenece al Brazo de Sagitario, aunque la estructura exacta de nuestra galaxia todavía se está estudiando.
Galería de imágenes
-
Imagen de rayos X de Cygnus X-1 tomada por un telescopio montado en un globo, el proyecto High-Energy Replicated Optics (HERO).
-
Una curva de luz en banda azul para Cygnus X-1, adaptada de Kemp et al. (1987)
Véase también
En inglés: Cygnus X-1 Facts for Kids
