Fotones récord nacen en la sombra de una estrella binaria exprés

Original: "The counterjet dominates the production of PeV photons from Cyg X-3"
arXiv:2603.27805 · 2026-03-29 · CC BY 4.0 · 1 min
En el sistema Cygnus X-3, los fotones récord no nacen de la luz directa, sino de los choques de núcleos de helio con la radiación y el viento estelar, y vemos el resplandor de su sombra.

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En el sistema binario Cygnus X-3, en nuestra Galaxia, un agujero negro y una estrella gigante giran tan cerca que la estrella pierde materia, arrastrada por un potente viento. De las cercanías del agujero negro surgen chorros; recientemente, un telescopio captó de ellos fotones que llevan cada uno la energía de un mosquito en vuelo.

Así nacen: en el chorro se aceleran núcleos de helio, luego salen al exterior y chocan con la luz y las partículas del viento estelar. Las colisiones crean partículas que instantáneamente se transforman en fotones de energías récord.

Pero la gran sorpresa es que la luz proviene del lado donde no deberíamos ver nada. Nuestra línea de visión está casi en el plano orbital, y el chorro que se aleja queda oculto tras una densa cortina de materia. Sus fotones se abren paso más lentamente, chocando con más frecuencia, y al final la sombra del sistema brilla más que su luz directa.

Resumen original

tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.27805

We study the physical mechanisms underlying the production of orbitally-modulated PeV photons from Cyg X-3, recently discovered by the LHAASO collaboration. Our key findings are as follows. Helium nuclei are accelerated in a compact and strongly magnetized region within the jet, but they then quickly advect downstream to regions with a weaker field, allowing them to diffuse out of the jet, where they produce pions in hadronic collisions with both the stellar photons and the stellar wind of the Wolf-Rayet donor. The optical depths across the binary are $$\lesssim$$1 for both types of interactions, implying that their rates are proportional to the column densities along the particle paths. Given the low viewing angle of Cyg X-3 ($$i\approx26^\circ$$--$$28^\circ$$), most of the observed photons are produced by the relativistic hadrons accelerated in the counterjet (for which the column densities toward the observer are much longer than for the jet). This also explains the peak of the phase-folded PeV photon flux to be on the opposite side of the superior conjunction than that for the (also orbitally-modulated) GeV photons, which are produced by collisions of relativistic electrons with stellar photons in the optically thick regime. This then implies that the GeV emission is produced in the approaching jet.

Uno de estos fotones lleva una energía cien veces mayor que la de un mosquito en vuelo, y toda ella está comprimida en una partícula de luz.

Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyBernhard RiemannJoseph WeberKarl Schwarzschild
Conceptos
chorros de supernova fotón de rayos x pión formación de chorros relativistas chorro composición de rayos cósmicos helio-3 hiperón