Em 1961, os astrônomos descobriram uma poderosa fonte de raios-X proveniente da constelação de Cygnus. Sem saber o que era, eles nomearam a fonte Cygnus X-1. É uma das fontes de raios-X mais fortes no céu, e agora sabemos que é alimentado por um buraco negro de massa estelar. Uma vez que está a apenas 7.000 anos-luz de distância, também dá aos astrônomos uma excelente visão de como os buracos negros de massa estelar se comportam. Mesmo após seis décadas de estudo, ele continua a nos ensinar algumas coisas, como mostra um estudo recente naScience.

Cygnus X-1 é na verdade um sistema binário. O buraco negro em si é um remanescente estelar de 21 massas solares, e orbita uma estrela companheira de 41 em massa solar. É uma poderosa fonte de raios-X porque o material da estrela é capturado em um disco de acreção do buraco negro, que superaquece o material e gera jatos de plasma que fluem para longe do buraco negro. Esta é uma situação comum para buracos negros, mas os astrônomos ainda não entendem todos os detalhes de como esse tipo de estrutura evolui.

Para este estudo, a equipe utilizou dados do Explorador de Polarimetria de Raios-X de Imagem (IXPE), que pode capturar não apenas raios-x, mas também sua polarização. Quando combinaram esses dados com outras observações de Cygnus X-1, eles descobriram que os raios-x são emitidos não das regiões ao longo dos jatos, mas de uma região de 2.000 km perpendicular aos jatos. Em outras palavras, o disco de acreção em si é a fonte primária de raios-X. Isso suporta o modelo onde a região mais interna do disco de acreção é o que alimenta os jatos de um buraco negro.

Esta imagem de raio-X de Cygnus X-1 foi tirada por um telescópio transportado por balões, o projeto High Energy Replicad Optics (HERO). Imagem da NASA.

A equipe também descobriu que a orientação do disco de acreção é inclinada significativamente em relação ao plano orbital do sistema binário. Seria incomum que membros de um sistema binário estelar tivessem eixos rotacionais tão diferentes, por isso é provável que a mudança ocorreu durante a explosão cataclísmica que formou o buraco negro.

Sabendo que a fonte de raios-X está relativamente próxima do buraco negro, os astrônomos podem estudar ainda mais sua dinâmica para entender melhor como os buracos negros afetam a deformagem do espaço e do tempo, o que poderia levar a testes mais rigorosos da relatividade geral.