天鹅座X-1的名字，来自它在天鹅座的位置，以及它的X射线辐射。“X”代表X射线源，“-1”是它在天鹅座X射线源列表中的编号（第一个被发现的天鹅座X射线源）。
有趣的是，天鹅座本身是一个“星座明星”：它包含天津四（Deneb），一颗亮度达1.26等的蓝白色超巨星，是夏季大三角的顶点之一。而天鹅座X-1就藏在这颗亮星的附近——用小型望远镜看，它只是一个模糊的光点，但用X射线望远镜看，它是宇宙中最亮的“X射线灯塔”之一。
二、双星系统：黑洞与蓝超巨星的“死亡之舞”
天鹅座X-1的核心，是一个双星系统：一颗蓝超巨星（HDE ）和一颗恒星级黑洞（天鹅座X-1），绕着共同的质心旋转。它们的相互作用，是黑洞X射线辐射的“能量来源”。
2.1 蓝超巨星：被“喂养”的牺牲者
HDE 是一颗O9.7型蓝超巨星，质量约20倍太阳，半径约15倍太阳，表面温度约K。它的亮度高达10? L☉（太阳的100万倍），但因为距离地球6070光年，所以我们肉眼只能看到9等的光芒。
这颗蓝超巨星的命运很悲惨：它的伴星（天鹅座X-1）虽然看不见，但引力极强。通过观测HDE 的光谱线摆动（多普勒效应），天文学家算出：
双星系统的轨道周期：5.6天；
轨道半长轴：0.2天文单位（AU）（相当于太阳到火星距离的1/5）；
黑洞质量：14.8±1.0倍太阳质量（远超奥本海默极限）。
这种近距离的绕转，意味着蓝超巨星的物质会被黑洞的引力“拉扯”——恒星的外层大气会被剥离，形成一条物质流，流向黑洞。这个过程叫质量转移，是黑洞X射线系统的“燃料供应”。
2.2 黑洞：隐藏的“引力陷阱”
天鹅座X-1的黑洞，是恒星级黑洞（由大质量恒星死亡坍缩形成）。它的质量约15倍太阳，事件视界半径约45公里（相当于一个小城市的大小）。
黑洞本身不会发光，但它的引力场会加热周围物质，产生X射线：
当蓝超巨星的物质流到达黑洞附近时，会被引力加速到接近光速；
物质在黑洞周围形成吸积盘（一个旋转的“物质环”）；
吸积盘内的物质互相摩擦，温度飙升至10? K（比太阳核心还热100倍）；
高温等离子体发出热辐射，主要以X射线为主（波长约0.1-10纳米）。
2.3 周期性变化的秘密：轨道与吸积的节奏
天鹅座X-1的X射线亮度会周期性变化，原因有两个：
轨道相位：每5.6天，蓝超巨星转到黑洞的“背面”，物质流被恒星本身遮挡，X射线亮度下降；
吸积盘的振荡：吸积盘内的物质会因为引力不稳定而振荡，导致X射线辐射的强弱变化。
这种周期性变化，是天文学家确认双星系统的关键证据——它证明，X射线的来源是一个“受伴星影响的致密天体”。
三、X射线辐射：黑洞的“能量名片”
天鹅座X-1的X射线辐射，是它最显着的特征，也是研究黑洞物理的“窗口”。
3.1 X射线的产生：从吸积盘到热辐射
吸积盘是黑洞X射线辐射的核心。当天鹅座X-1吸积蓝超巨星的物质时，物质会沿着螺旋轨道落入黑洞，过程中释放的引力能，转化为热能和辐射能。
根据薄盘模型（Shakura-Sunyaev模型），吸积盘的温度分布是“内高外低”：
内盘（距离黑洞约3倍史瓦西半径）：温度高达10? K，发出硬X射线（波长＜0.1纳米）；
外盘（距离黑洞约100倍史瓦西半径）：温度约10? K，发出软X射线（波长＞0.1纳米）。
天鹅座X-1的X射线谱显示，它的辐射主要来自软X射线，说明吸积盘的质量 accretion rate（单位时间内吸积的物质质量）较高——约10?? M☉/年（相当于每1000年吸积一个地球质量）。
3.2 喷流：黑洞的“宇宙喷泉”
除了X射线，天鹅座X-1还会发出相对论性喷流——从黑洞两极喷出的高速等离子体流（速度接近光速）。
喷流的形成，与黑洞的自旋有关：当黑洞自旋时，会拖曳周围的时空（参考系拖拽效应），将吸积盘的磁场线“拧成螺旋状”。磁场线会加速等离子体，形成沿自转轴方向的喷流。
天鹅座X-1的喷流虽然不如类星体那么强大，但它的存在证明：恒星级黑洞也能产生相对论性喷流——这与超大质量黑洞（如银河系中心的Sgr A*）的喷流机制一致。
3.3 观测工具：从探空火箭到钱德拉望远镜
天鹅座X-1的X射线观测，经历了从“粗糙”到“精细”的过程：
这章没有结束，请点击下一页继续阅读！
喜欢可观测Universe请大家收藏：(m.20xs.org)可观测Universe20小说网更新速度全网最快。