Tief im Herzen des Sternbilds Cygnus liegt der Schwan, ein ansonsten unsichtbares Objekt namens Cygnus X-1. Der Name stammt von der Tatsache, dass es die erste galaktische Röntgenquelle war, die jemals entdeckt wurde. Seine Entdeckung erfolgte während des Kalten Krieges zwischen den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion, als Raketen damit begannen, röntgensensitive Instrumente über die Erdatmosphäre zu tragen. Die Astronomen wollten nicht nur diese Quellen finden, sondern es war auch wichtig, energiereiche Ereignisse im Weltraum von wahrscheinlichen Ereignissen zu unterscheiden, die durch einfallende Raketen verursacht wurden. Im Jahr 1964 wurde eine Reihe von Raketen abgefeuert, und die erste Entdeckung war dieses mysteriöse Objekt in Cygnus. Es war in Röntgenstrahlen sehr stark, aber es gab kein Gegenstück für sichtbares Licht. Was könnte es sein?
Die Entdeckung von Cygnus X-1 war ein großer Schritt in der Röntgenastronomie. Als bessere Instrumente für Cygnus X-1 verwendet wurden, begannen die Astronomen, ein gutes Gefühl dafür zu bekommen, was es sein könnte. Es sendete auch natürlich vorkommende Funksignale aus, mit deren Hilfe die Astronomen genau herausfinden konnten, wo sich die Quelle befand. Es schien einem Stern namens HDE 226868 sehr nahe zu sein. Dies war jedoch nicht die Quelle der Röntgen- und Funkemissionen. Es war nicht heiß genug, um so starke Strahlung zu erzeugen. Also musste da noch etwas anderes sein. Etwas Massives und Mächtiges. Aber was?
Weitere Beobachtungen ergaben, dass etwas so massiv war, dass es sich um ein stellares Schwarzes Loch handelte, das in einem System mit einem blauen Überriesenstern umkreiste. Das System selbst könnte ungefähr 5 Milliarden Jahre alt sein, was ungefähr dem Alter entspricht, in dem ein Stern mit 40 Sonnenmassen lebt, einen Haufen Masse verliert und dann zusammenbricht, um ein Schwarzes Loch zu bilden. Die Strahlung kommt wahrscheinlich von einem Paar Jets, die aus dem Schwarzen Loch austreten - das stark genug wäre, um die starken Röntgen- und Funksignale auszusenden.
Astronomen bezeichnen Cygnus X-1 als galaktische Röntgenquelle und charakterisieren das Objekt als massereiches Röntgenbinärsystem. Das heißt einfach, es gibt zwei Objekte (binär), die einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen. In einer Scheibe rund um das Schwarze Loch befindet sich viel Material, das auf extrem hohe Temperaturen erhitzt wird und die Röntgenstrahlen erzeugt. Die Düsen befördern das Material mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus dem Bereich des Schwarzen Lochs.
Interessanterweise betrachten Astronomen das Cygnus X-1-System auch als Mikroquasar. Dies bedeutet, dass es viele Eigenschaften mit Quasaren gemeinsam hat (kurz für quasi-stellare Radioquellen). Diese sind sehr kompakt, massiv und röntgenhell. Quasare werden aus dem gesamten Universum gesehen und gelten als sehr aktive galaktische Kerne mit supermassiven Schwarzen Löchern. Ein Mikroquasar ist auch sehr kompakt, aber viel kleiner und auch im Röntgenlicht hell.
Die Entstehung von Cygnus X-1 geschah in einer Gruppe von Sternen, die als OB3-Assoziation bezeichnet wird. Dies sind ziemlich junge, aber sehr massive Sterne. Sie leben ein kurzes Leben und können sehr schöne und faszinierende Objekte wie Supernova-Überreste oder Schwarze Löcher zurücklassen. Der Stern, der das Schwarze Loch im System erzeugt hat, wird "Vorfahrenstern" genannt und hat möglicherweise bis zu drei Viertel seiner Masse verloren, bevor er ein Schwarzes Loch wurde. Das Material im System begann sich zu drehen, angezogen von der Schwerkraft des Schwarzen Lochs. Während es sich in einer Akkretionsscheibe bewegt, wird es durch Reibung und Magnetfeldaktivität erwärmt. Diese Aktion bewirkt, dass es Röntgenstrahlen abgibt. Ein Teil des Materials wird in überhitzte Düsen geleitet, die Funkemissionen abgeben.
Aufgrund von Aktionen in der Wolke und in den Jets können die Signale über kurze Zeiträume schwingen (pulsieren). Diese Missionen und Pulsationen erregten die Aufmerksamkeit der Astronomen. Zusätzlich verliert der Begleitstern durch seinen Sternwind an Masse. Dieses Material wird in die Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch gezogen, was zu den komplexen Aktionen im System beiträgt.
Astronomen untersuchen Cygnus X-1 weiterhin, um mehr über seine Vergangenheit und Zukunft zu erfahren. Es ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie Sterne und ihre Evolution seltsame und wunderbare neue Objekte hervorbringen können, die Hinweise auf ihre Existenz in den Lichtjahren des Weltraums geben.