Le système stellaire Cygnus X-3 pourrait accélérer des protons à des énergies colossales de plusieurs dizaines de pétaélectronvolts. Cette conclusion repose sur des rayons gamma détectés jusqu’à 3,7 PeV dans l’atmosphère terrestre.
Cygnus X-3 se trouve à environ 24 000 années-lumière, dans la constellation du Cygne. Il associe une étoile massive à un objet compact, probablement un trou noir ou une étoile à neutrons. De la matière circule entre les deux astres et alimente de puissants jets.
Vue d’ensemble de Cygnus X-3 : l’étoile de type WN 4-6 (en bleu) et l’objet compact entouré d’un disque d’accrétion (en rouge).
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Les chercheurs ont utilisé LHAASO, un vaste observatoire installé en Chine. Celui-ci ne détecte pas directement les protons accélérés : il observe les gerbes de particules produites dans l’atmosphère terrestre par des rayons gamma extrêmement énergétiques venus de l’espace.
Les données révèlent des rayons gamma reçus en provenance de cette partie du ciel allant de 0,06 à 3,7 PeV. Cette variabilité correspond à celle des émissions de Cygnus X-3. Une possible modulation liée à l’orbite du système apparaît également.
Les rayons gamma pourraient être produits lorsque des protons accélérés rencontrent de la matière environnante. Dans cette interprétation dite hadronique, les protons doivent atteindre plusieurs dizaines de PeV pour arriver avec une telle énergie sur Terre. Le système deviendrait alors un « super-PeVatron », capable d’atteindre des énergies extrêmes.
De futures observations simultanées en rayons gamma, rayons X et ondes radio devront préciser le mécanisme en jeu. Elles pourront aussi vérifier la modulation orbitale et déterminer si Cygnus X-3 contribue réellement aux rayons cosmiques les plus énergétiques de notre galaxie.