L’accélérateur de particules le plus puissant connu de la science n’est pas un anneau d’aimants supraconducteurs sur Terre, mais une paire d’étoiles de la constellation du Cygne. L’observatoire chinois LHAASO a confirmé que le système binaire Cygnus X-3 accélère des particules au-delà du seuil de 30 PeV, soit des énergies des milliers de fois supérieures à celles que peut produire le Grand collisionneur de hadrons. Il est à l’origine des photons les plus énergétiques jamais observés.
Cygnus X-3 est une binaire X à forte masse : un objet compact, très probablement un trou noir, qui attire un flux de gaz provenant d’une étoile compagne de Wolf-Rayet. C’est l’une des deux seules binaires connues de ce type, et elle est invisible à l’œil nu, rayonnant en revanche dans les longueurs d’onde radio, infrarouge, X et gamma. Les astronomes la classent depuis longtemps parmi les microquasars, une version à petite échelle des jets observés autour des trous noirs supermassifs.
Dans un article publié dans le National Science Review, une collaboration dirigée par l’Institut de physique des hautes énergies de l’Académie chinoise des sciences, avec l’Institut Tsung-Dao Lee de Shanghai et l’Observatoire astronomique de Shanghai, rapporte des observations de LHAASO montrant d’intenses éruptions dans l’émission gamma de très haute énergie du système. Les éruptions étaient corrélées dans le temps avec une émission dans la bande du GeV dont l’énergie est un million de fois plus faible : pendant les périodes actives, le satellite Fermi et LHAASO ont tous deux détecté des signaux très significatifs, tandis que LHAASO n’a rien vu pendant les périodes calmes.
La chronologie du signal détenait l’indice clé. L’émission pulsait avec une période de 4,8 heures, correspondant à la période orbitale de la binaire, ce qui a permis à l’équipe de situer l’accélérateur dans une région environ trois fois plus large que le Soleil. C’est la localisation la plus précise jamais obtenue d’un accélérateur de très haute énergie, et elle fait de Cygnus X-3 le premier cas confirmé d’un émetteur de rayons gamma de très haute énergie variant dans le temps.
La découverte ouvre une nouvelle branche de l’astronomie : la science du domaine temporel à très haute énergie, dans laquelle les accélérateurs cosmiques sont étudiés au moment où ils s’allument et s’éteignent, plutôt que comme des sources statiques. Elle offre aussi une nouvelle fenêtre sur la physique au voisinage des trous noirs, où les particules sont propulsées à des énergies très supérieures à toute attente théorique pour de tels systèmes. Ces résultats ont des implications pour l’astronomie multi-messagers, puisque les rayons cosmiques produits dans des environnements extrêmes comme celui-ci pourraient un jour être retracés jusqu’à leurs sources ; la liste des auteurs comprend Felix Aharonian, figure majeure de l’astrophysique des hautes énergies.
Cette détection met en valeur LHAASO lui-même. L’observatoire, situé à 4 410 mètres d’altitude à Daocheng, dans le Sichuan, capture depuis avril 2019 les gerbes atmosphériques produites par les rayons gamma et les particules cosmiques. Confirmer une source variable à des énergies de l’ordre du pétaélectronvolt, bien au-delà de ce que la théorie prévoyait pour cette classe d’objets, démontre la niche que remplissent de tels détecteurs à grand champ : saisir les accélérateurs les plus extrêmes de l’univers au moment de leurs éruptions.
Sources: Variable super-PeVatron located in Cygnus X-3, opening a new window for ultra-high-energy time-domain astronomy (EurekAlert/Science China Press, Jul 26, 2026); Cygnus X-3 confirmed as universe’s most powerful particle accelerator at 30 PeV: LHAASO (Interesting Engineering, Aug 3, 2026); Cygnus X-3 confirmed as universe’s most powerful particle accelerator at 30 PeV – LHAASO (MSN, Aug 2026); China discovers universe’s most powerful particle accelerator (Qazinform/Xinhua, 2026)
Traduit par Lydie