はくちょう座X-1（はくちょうざエックスワン、Cygnus X-1、Cyg X-1）は、太陽系から見てはくちょう座の方向約7,300光年の位置にある、ブラックホールに関わるものとして広く認められた最初のX線源である。地球から観測可能なX線源としては最も強力な天体の1つで、HD 226868という青色超巨星とブラックホールによる連星系であると考えられている。1964年に観測ロケットによる観測で発見された。はくちょう座の白鳥の、首の付け根付近に位置する。
このX線源に注目していた日本のX線天文学者 小田稔は、1970年に打ち上げられた世界初のX線天文衛星 Uhuru (ウフル)による、はくちょう座X-1の観測を主導し、そのX線強度が１秒より速い変動を示すことを発見するとともに、それがブラックホールである可能性を指摘した。 この1971年の論文に触発され、続く数年の間に、電波による位置の決定、光学対応天体 (青色超巨星HDE 226868)の同定、連星運動にもとづくＸ線源の質量推定などが一挙に進み、1975年頃までに、このＸ線源の質量が太陽の10倍以上であり、したがって中性子星ではなくブラックホールであることが、広く認められることになった。
300px|サムネイル|left|はくちょう座X-1の想像図 ブラックホールと考えられるコンパクト天体の質量は（太陽質量）と推定されている。主星の青色超巨星とブラックホールは、約0.16 天文単位 (au) の距離で公転している。これは、太陽-水星間の距離の半分にも満たない。
強力なX線は、ブラックホールを取り巻く降着円盤の内側で生じている。降着円盤は、青色超巨星の強力な恒星風で吹き飛ばされたガスがブラックホールに流れ込むことで形成されており、数百万ケルビン (K) に加熱された降着円盤の内側から強いX線が放出されている。じっさい1990年代、日本の第４世代のX線衛星「あすか」による観測で、そのX線スペクトルが、太陽の約12倍の質量をもつブラックホールの周囲にできる降着円盤からの理論スペクトルと良く一致すること、また中性子星であれば見られるはずの、「硬い表面からの高温のX線放射」が観測されないないことから、疑いなくブラックホールであることが示された。ブラックホールに落下しようとする物質のエネルギーの一部は、降着円盤を挟むかたちで位置する一対の垂直なジェットによって星間空間に運び出されている。
HD 226868星系は「はくちょう座OB3」と呼ばれるアソシエーションに属している可能性があり、その場合ブラックホールの年齢は約500万歳で、前駆天体となった恒星は以上の質量を持っていたものと推測される。前駆天体の質量の多くは恒星として輝いていた期間のうちに恒星風として排出されてしまったと思われる。もし前駆天体が超新星爆発を起こしていれば、残されたコンパクト天体が連星系から弾き出されてしまうこともあり得るため、超新星爆発を経ずに直接ブラックホールとなった可能性も示唆されている。
1974年に、スティーブン・ホーキングとキップ・ソーンは、はくちょう座X-1がブラックホールか否かという賭けを行い、ホーキングは否定、ソーンは肯定に回った。その後1990年にブラックホールであることを支持する観測結果が報告され、ホーキングは負けを認めている。
脚注
注釈
出典
関連項目 さそり座X-1