LHAASOが初の変動するPeVガンマ線天体を特定(LHAASO Identifies First Variable PeV Gamma-ray Source)

2026-08-17 中国科学院(CAS)

中国の大型高高度空気シャワー観測施設LHAASOは、はくちょう座の連星系「Cygnus X-3(天鹅座X-3)」が、これまでで最高エネルギーのガンマ線を放射する天体であり、世界初の時間変動を示すPeV(10¹⁵eV)ガンマ線源であることを確認した。観測では、10¹⁴eV超の超高エネルギーガンマ線の増光がGeV帯ガンマ線のフレアと同期して発生し、さらに4.8時間周期の変動が検出された。この周期は連星の公転運動に対応し、粒子加速領域を太陽半径の約3倍という高精度で特定することに成功した。解析の結果、Cygnus X-3は宇宙線粒子を少なくとも30PeVまで加速していることが判明し、銀河系内の粒子加速器に関する従来理論を大きく超える能力を持つことが示された。研究成果は、超高エネルギー時間変動天文学の新分野を切り開くとともに、ブラックホールや中性子星近傍での極限的な粒子加速機構の解明や、ガンマ線・ニュートリノを組み合わせたマルチメッセンジャー天文学の発展に重要な知見を提供する。

LHAASOが初の変動するPeVガンマ線天体を特定(LHAASO Identifies First Variable PeV Gamma-ray Source)
Schematic diagram of high-energy photons and neutrinos produced by interactions between protons from the base of the Cygnus X-3 jet and ultraviolet photons from the companion star. (Credit: LHAASO Collaboration)

<関連情報>

はくちょう座X-3:可変ペタ電子ボルトγ線源 Cygnus X-3: A variable petaelectronvolt γ-ray source

Zhen Cao,Felix Aharonian,Yun-Xiang Bai,Yi-Wei Bao,Denis Bastieri,Xiao-Jun Bi,Yu-Jiang Bi,Wen-Yi Bian,Jeffrey Blunier,Anatoly V Bukevich,…
National Science Review  Published:22 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/nsr/nwag435

Abstract

We report the discovery of variable γ-rays up to petaelectronvolt (PeV; ⁠1PeV=1015eV) from Cygnus X-3, an iconic X-ray binary. The γ-ray signal was detected with a statistical significance of approximately 10σ by the Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO). Its intrinsic spectral energy distribution, extending from 0.06 PeV to 3.7 PeV, shows a pronounced rise toward 1 PeV after accounting for γ-γ absorption by the cosmic microwave background radiation. We find variability on month-long timescales at a significance of 8.6σ, coinciding with a high state of the GeV γ-ray flux detected by the Fermi-LAT. This, together with a 3.2σ evidence for orbital modulation, suggests that the PeV γ-rays originate within, or in close proximity to, the binary system itself. The observed energy spectrum and temporal modulation can be naturally explained by γ-ray production through hadronic processes in the innermost region of the relativistic jet, where protons are accelerated to tens of PeV energies.

1701物理及び化学
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