Nằm sâu trong lòng của chòm sao Cygnus, Swan nằm trong một vật thể không nhìn thấy được gọi là Cygnus X-1. Tên của nó xuất phát từ thực tế rằng nó là nguồn tia X đầu tiên của thiên hà từng được phát hiện. Sự phát hiện của nó được đưa ra trong Chiến tranh Lạnh giữa Hoa Kỳ và Liên Xô khi tên lửa âm thanh bắt đầu mang các thiết bị nhạy cảm với tia X ở trên bầu khí quyển của Trái đất. Các nhà thiên văn học không chỉ muốn tìm ra những nguồn này, mà điều quan trọng là phải phân biệt các sự kiện năng lượng cao trong không gian với các sự kiện có thể do tên lửa bay tới gây ra. Vì vậy, vào năm 1964, hàng loạt tên lửa đã phóng lên, và phát hiện đầu tiên là vật thể bí ẩn này ở Cygnus. Nó rất mạnh trong tia X, nhưng không có ánh sáng nhìn thấy được. Nó có thể là gì?
Nguồn phát Cygnus X-1
Việc phát hiện ra Cygnus X-1 là một bước tiến lớn trong thiên văn học tia X. Khi các thiết bị tốt hơn được chuyển sang xem xét Cygnus X-1, các nhà thiên văn học bắt đầu có cảm nhận tốt về những gì nó có thể xảy ra. Nó cũng phát ra các tín hiệu vô tuyến tự nhiên, giúp các nhà thiên văn tìm ra chính xác nguồn phát ở đâu. Nó dường như rất gần với một ngôi sao có tên HDE 226868. Tuy nhiên, đó không phải là nguồn phát ra tia X và vô tuyến. Nó không đủ nóng để tạo ra bức xạ mạnh như vậy. Vì vậy, phải có một cái gì đó khác ở đó. Một thứ gì đó to lớn và mạnh mẽ. Nhưng chính xác là cái gì?
Các quan sát sâu hơn cho thấy một thứ gì đó đủ lớn để trở thành một lỗ đen sao quay quanh hệ thống với một ngôi sao siêu khổng lồ màu xanh lam. Bản thân hệ thống này có thể khoảng 5 tỷ năm tuổi, đúng tuổi để một ngôi sao có khối lượng 40 mặt trời sinh sống, mất đi một loạt khối lượng của nó, và sau đó sụp đổ để tạo thành một lỗ đen. Bức xạ có thể đến từ một cặp luồng phun vươn ra từ lỗ đen – có thể đủ mạnh để phát ra tín hiệu tia X và vô tuyến mạnh.
Bản chất đặc biệt của Cygnus X-1
Các nhà thiên văn học gọi Cygnus X-1 là nguồn tia X thiên hà và mô tả vật thể này là một hệ nhị phân tia X khối lượng cao. Điều đó chỉ đơn giản là có hai vật thể (nhị phân) quay quanh một khối tâm chung. Có một lượng lớn vật chất trong một đĩa xung quanh lỗ đen bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao, tạo ra tia X. Các luồng phun mang vật chất ra khỏi vùng lỗ đen với tốc độ rất cao.
Điều thú vị là các nhà thiên văn học cũng coi hệ thống Cygnus X-1 như một vi sao (microquasar). Điều này có nghĩa là nó có nhiều đặc tính chung với chuẩn tinh (viết tắt của nguồn vô tuyến gần sao). Chúng nhỏ gọn, lớn và rất sáng trong tia X. Chuẩn tinh được nhìn thấy từ khắp vũ trụ và được cho là những hạt nhân thiên hà rất hoạt động với các lỗ đen siêu lớn. Một microquasar cũng rất nhỏ gọn, nhưng nhỏ hơn nhiều, và cũng sáng trong tia X.
Cách tạo một vật thể tương tự
Việc tạo ra Cygnus X-1 xảy ra trong một nhóm các ngôi sao được gọi là liên hợp OB3. Đây là những ngôi sao khá trẻ nhưng rất lớn. Chúng sống ngắn ngủi và có thể để lại những vật thể đẹp đẽ và hấp dẫn, chẳng hạn như tàn tích của siêu tân tinh hoặc lỗ đen. Ngôi sao tạo ra lỗ đen trong hệ thống được gọi là ngôi sao “tiền thân” (progenitor) và có thể đã mất tới 3/4 khối lượng của nó trước khi nó trở thành một lỗ đen. Sau đó, vật chất trong hệ thống bắt đầu xoáy xung quanh, bị lực hấp dẫn của lỗ đen hút vào. Khi nó chuyển động trong một đĩa bồi tụ, nó bị nung nóng do ma sát và hoạt động của từ trường. Hành động đó khiến nó phát ra tia X. Một số vật liệu được tạo thành các tia phản lực cũng được quá nhiệt. Chúng phát ra các bức xạ vô tuyến.
Do các hoạt động trong đám mây và các luồng phun, các tín hiệu có thể dao động (xung) trong khoảng thời gian ngắn. Những sứ mệnh và xung động này là những gì thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học. Ngoài ra, ngôi sao đồng hành cũng bị mất khối lượng do gió sao của nó. Vật chất đó được hút vào đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen, làm tăng thêm các hành động phức tạp đang diễn ra trong hệ thống.
Các nhà thiên văn tiếp tục nghiên cứu Cygnus X-1 để xác định thêm về quá khứ và tương lai của nó. Đó là một ví dụ hấp dẫn về cách các ngôi sao và quá trình tiến hóa của chúng có thể tạo ra những vật thể mới kỳ lạ và tuyệt vời, cung cấp manh mối cho sự tồn tại của chúng trong những năm ánh sáng của không gian.
Carolyn Collins Petersen
