理解致密天体形成与诞生速度。III. 天鹅座X-1的情况

近年来，越来越多的银河系X射线双星获得了精确的观测约束。结合自行测量，我们可以重建X射线双星从致密天体形成时刻起的完整演化历史。在本文中，我们首次对持续X射线源天鹅座X-1进行了研究，该研究考虑了所有可用的观测约束。我们的分析涵盖了三个演化阶段：黑洞形成后的轨道演化和在银河系势场中的运动，以及核坍缩时刻的双星轨道动力学。我们发现黑洞直接前身星的质量为15.0 - 20.0 M☉，并且在核坍缩时刻，黑洞可能以95%的置信度接收了≤ 77 km s⁻¹的小速度。如果黑洞前身星质量小于约17 M☉，则需要非零的诞生速度来解释天鹅座X-1目前观测到的性质。由于黑洞仅从其伴星的恒星风中吸积质量，可忽略的吸积质量无法解释观测推断的黑洞自旋a_* > 0.95，因此这种极端黑洞自旋的起源必然与黑洞形成本身有关。在黑洞形成后不久，我们发现黑洞的伴星是一颗质量为19.8 - 22.6 M☉的主序星，以4.7 - 5.2天的轨道周期绕黑洞运行。此外，最近的观测表明黑洞伴星目前处于超同步状态。这种超同步现象表明，施加在黑洞伴星上的潮汐力强度应比通常采用的强度至少弱两倍。