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Cygnus X-1
Image de Cygnus X-1 par le télescope spatial Chandra.
Données d’observation (Époque J2000.0)
Type de binaire X	Binaire X à forte masse
Ascension droite (α)	19h 58m 21,67s
Déclinaison (δ)	35° 12′ 05,77″
Distance	~6 000 al (~1860 pc)
Constellation	Cygne
Objet compact
Type	Trou noir stellaire
Masse	8,7 ± 0,8 M☉
Étoile
Type spectral	O9.7 Iab
Masse	20 à 40 M☉
Magnitude apparente (V)	8 9
Magnitude absolue	-6,5 ± 0,2
Nom	HDE 226868
Orbite
Demi-grand axe	0.2 ua
Période	134,40 h
Découverte
Date	1964

En astronomie, Cygnus X-1 est une binaire X à forte masse et fut le premier candidat trou noir clairement identifié.

  Découverte

L'étude des systèmes binaires X est à l'origine du crédit croissant de la théorie des trous noirs dans la communauté scientifique. Les observations les plus importantes ont été faites dans les galaxies proches, à commencer par notre propre Voie lactée. La découverte et l'étude précise du système binaire Cygnus X-1 a permis de fournir pour la première fois une indication tangible de la réalité de ces objets astrophysiques, prédits par la théorie de la relativité générale.

Jusqu'au milieu du siècle précédent, les trous noirs n'étaient que des prédictions mathématiques. En 1965, les premières observations dignes d'intérêt eurent lieu : une étoile (HD 226868) fut repérée dans le ciel, en orbite autour d'une source de rayons X. On appela ce système binaire présumé Cygnus X-1 (1^re source X répertoriée dans la constellation du Cygne). Un peu plus tard, en 1971, Tom Bolton identifia Cygnus X-1 comme un trou noir, en utilisant le télescope de l'observatoire David Dunlap à l'université de Toronto au Canada.

Les scientifiques en faveur des trous noirs proposèrent à l'époque l'idée selon laquelle l'étoile HD 226868 était en orbite très serrée autour du trou noir, et que de la matière lui étant arrachée, elle spiralait vers le trou noir, puis, atteignant son horizon, provoquait des émissions de rayons X particulièrement importantes. On pensait alors que ce phénomène permettait dans le même temps à l'étoile de s'échapper de l'attraction de son voisin stellaire, et que par conséquent le phénomène serait rare, ponctuel, voire jamais reproduit. Or, il s'avéra que bien d'autres systèmes binaires tels que celui de Cygnus X-1 furent découverts ensuite, avec les mêmes rayonnements caractéristiques. En effet, on distingue aujourd'hui les binaires X dont le compagnon est une étoile massive (de type spectral O, ou B) ou de faible masse (pour les étoiles de type F a M), et qui alimente un disque d'accrétion autour du trou noir grâce à un dépassement du lobe de Roche ou par vent stellaire respectivement.

Les observations du satellite Uhuru en 1971 relancèrent le débat scientifique à propos de Cygnus X-1. Premièrement, elles mirent en évidence le caractère irrégulier du rayonnement X. Deuxièmement, grâce aux lois de gravitation, et si l'on connaît la période de révolution et la masse de l'étoile, on peut déterminer la plus petite masse possible de l'autre objet du système. Le satellite Uhuru permit de déterminer avec précision cette période de révolution : 5,6 jours. Ainsi fut précisé la valeur de 6 masses solaires (Mʘ) comme masse minimale pour le corps invisible. Cette valeur est au-dessus de la masse limite maximale pour les étoiles à neutrons, et est donc considérée comme la "preuve" que l'objet compact de Cygnus X-1 est un trou noir.

  Caractéristiques physiques

Cygnus X-1 (qui est souvent abrégé Cyg X-1 par les astronomes) est une High mass X-ray binary, et contient une étoile supergéante comme compagnon. Ce dernier est une étoile variable avec une magnitude apparente de +8,9 (donc visible à l'œil avec de bonnes jumelles et dans de bonnes conditions). Les coordonnées de Cyg X-1 sont : ascension droite 19^h 58^m 21,67^s et déclinaison 35° 12′ 05,77″ (pour l'époque J2000.0).

Le type spectral du compagnon stellaire dans Cyg X-1 est O9-B0, et une classe de luminosité I (supergéante). La masse de cette étoile est autour de 20–30 masses solaires. Le trou noir a une masse de 7–13 masses solaires. Cyg X-1 est l'une des sources persistantes dans les rayons X durs (c'est-à-dire avec une énergie plus grande que 20 keV) les plus brillantes du ciel. Cyg X-1 est située à environ 1860 parsecs, ou à peu près 6000 années-lumière, de distance, telle que mesurée avec le VLBA entre 2009 et 2010^[1].

Cygnus X-1 fait environ 60 km de diamètre

  Formation

Jusqu'en 2011, les astronomes pensait que le trou noir stellaire de Cygus X-1 était le résultat de à la supernova de type SN II d'une étoile au moins 30 fois plus massive que le Soleil. Or la formation d'une telle supernova entraine également la formation d'une nébuleuse. La localisation et les mesures de vitesses plus précises de ce système stellaire, situé à 6 070 années-lumière par le VLBA, ainsi que l’absence de nébuleuse jettent une ombre sur ce scénario^[2]. Le trou noir serait alors du à un effondrement gravitationnel simple, sans explosion, d'une étoile comme les travaux des théoriciens Robert Oppenheimer, George Volkoff et Hartland Snyder le prédisent^[2].

  Connexions musicales

En 1977 Rush enregistra une chanson à propos d'un voyage imaginaire vers Cygnus X-1. La chanson apparaît dans l'album A Farewell to Kings. Une suite à cette chanson « Cygnus X-1 Book II: Hemispheres » est donnée en 1978 dans leur album Hemispheres qui explore les possibilités d'un « autre côté » symbolique de Cygnus X-1. En 1998, l'album « Gold » de Bethany Curve contient aussi une chanson appelée « Cygnus X-1 ». En 2001, Weezer ont aussi proposé une chanson instrumentale du même nom pour leur quatrième album intitulé « Maladroit ».

  Liens externes

• (en) Cygnus X-1 sur la base de données Simbad du Centre de données astronomiques de Strasbourg
• Laurent Sacco, « Surprise : le trou noir de Cygnus X1 ne proviendrait pas d'une supernova » sur Futura science

  Notes et références

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