Des photons records naissent dans l'ombre d'une étoile double express

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
Dans le système Cygnus X-3, les photons records ne naissent pas de la lumière directe, mais des collisions de noyaux d'hélium avec le rayonnement et le vent de l'étoile — et nous voyons le halo de son ombre.

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Dans le système binaire Cygnus X-3, situé dans notre galaxie, un trou noir et une étoile géante tournent si près l'un de l'autre que l'étoile perd de la matière, emportée par un vent puissant. Des jets jaillissent des environs du trou noir ; récemment, un télescope y a capté des photons, chacun portant l'énergie d'un moustique en vol.

Voici comment ils naissent : dans le jet, des noyaux d'hélium sont accélérés, puis éjectés à l'extérieur, où ils percutent la lumière et les particules du vent stellaire. Ces collisions engendrent des particules qui se transforment instantanément en photons d'énergies records.

Mais la grande surprise, c'est que la lumière provient du côté où l'on ne devrait rien voir. Notre ligne de visée est presque dans le plan orbital, et le jet dirigé vers l'arrière se trouve masqué par un rideau dense de matière. Ses photons mettent plus de temps à s'échapper, subissant davantage de collisions — et au final, l'ombre du système brille plus que sa lumière directe.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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.

Un tel photon transporte une énergie cent fois supérieure à celle d'un moustique en vol — et tout cela est concentré dans une particule de lumière.

Scientifiques
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
Notions
jets de supernova photon de rayons X pion formation de jets relativistes jet composition des rayons cosmiques hélium 3 hyperon