Resumo da Notícia
O observatório chinês LHAASO identificou em Cygnus X-3, um sistema binário situado a aproximadamente 29 mil anos-luz da Terra, os dois fótons de raios gama mais energéticos já associados com segurança a uma fonte astrofísica. O mais intenso apresentou energia reconstruída de 3,73 ± 0,41 petaelétron-volts, ou PeV, enquanto o segundo chegou a 3,08 ± 0,34 PeV.
A descoberta foi apresentada em um estudo da colaboração LHAASO publicado em 22 de julho de 2026 na revista científica National Science Review. Os resultados indicam que Cygnus X-3 abriga um acelerador natural capaz de impulsionar partículas carregadas, provavelmente prótons, a energias de dezenas de PeV.
Cygnus X-3 é formado por uma estrela massiva do tipo Wolf-Rayet e um objeto compacto cuja natureza ainda não foi estabelecida definitivamente — pode ser um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. O objeto compacto captura parte do intenso vento lançado pela estrela companheira e produz jatos de matéria que se deslocam em velocidades próximas à da luz.
LHAASO encontrou cinco fótons acima de 1 PeV
A equipe analisou dados obtidos pelo conjunto de detectores KM2A do LHAASO entre dezembro de 2019 e julho de 2024. Foram identificados seis fótons com energias entre 0,4 e 1 PeV e outros cinco acima de 1 PeV.
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Os cinco eventos mais energéticos apareceram agrupados a menos de dez minutos de arco da posição de Cygnus X-3. Essa concentração espacial, combinada com as características temporais do sinal, permitiu diferenciar a emissão de outras fontes de raios gama existentes na mesma região do céu.
O LHAASO não captura diretamente o fóton original. Quando um raio gama de energia extrema atinge a atmosfera terrestre, ele produz uma cascata de partículas secundárias. Os detectores instalados no solo registram essa “chuva” de partículas e reconstroem a energia e a direção aproximadas do fóton que a originou.
O complexo está instalado a mais de 4.400 metros de altitude, na província chinesa de Sichuan, e utiliza uma área de aproximadamente 1,3 quilômetro quadrado para identificar essas cascatas atmosféricas.
Cygnus X-3 pode acelerar prótons a dezenas de PeV
Os fótons de 3,73 e 3,08 PeV não significam que o sistema acelerou diretamente partículas apenas até essas energias. Raios gama dessa natureza podem surgir quando prótons muito mais energéticos interagem com radiação ou matéria nas proximidades da fonte.
A análise favorece um processo hadrônico ocorrido perto da região interna do jato relativístico. Nesse cenário, prótons acelerados pelo sistema interagem com fótons ultravioleta emitidos pela estrela Wolf-Rayet, produzindo partículas intermediárias que posteriormente originam os raios gama observados.
O manuscrito científico afirma que os dados exigem prótons com energias superiores a 15 PeV e descreve a aceleração como ocorrendo na faixa de dezenas de PeV. Já o comunicado do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências apresenta uma estimativa de pelo menos 30 PeV.
Por causa dessa diferença de formulação, a conclusão mais rigorosa é que Cygnus X-3 acelera partículas a dezenas de PeV, podendo alcançar ao menos 30 PeV conforme a interpretação divulgada pela instituição responsável pelo observatório.
Um PeV corresponde a 1 quatrilhão de elétron-volts. Em uma comparação apenas de escala energética, 30 PeV equivalem a cerca de 2.200 vezes a energia de colisão de 13,6 TeV utilizada no terceiro período de operação do Grande Colisor de Hádrons, o LHC.
A comparação, porém, não é direta: o valor do LHC representa a energia total disponível em colisões controladas entre dois feixes, enquanto os 30 PeV correspondem à energia estimada de uma única partícula acelerada por um fenômeno astrofísico.
Variação do sinal aponta para a região próxima ao sistema binário
Os pesquisadores também descobriram que a emissão de raios gama não permaneceu constante. O sinal acima de 0,1 PeV apresentou variações mensais com significância estatística de 8,6 sigma e coincidiu com períodos de maior emissão de raios gama em energias mais baixas observados pelo telescópio espacial Fermi-LAT.
Durante os períodos de maior atividade medidos pelo Fermi, o sinal do LHAASO atingiu significância de 11,5 sigma. Nos períodos de baixa atividade, ficou abaixo de 2 sigma.
A equipe encontrou ainda indícios de que a emissão varia conforme o período orbital de 4,8 horas de Cygnus X-3. Essa possível modulação apresentou significância de 3,2 sigma — resultado relevante, mas ainda abaixo do nível normalmente exigido para uma descoberta definitiva.
A associação entre o comportamento dos raios gama e a órbita reforça a interpretação de que a aceleração ocorre perto do centro do sistema, e não em uma região distante ao longo dos jatos. O comunicado institucional estima que o fenômeno esteja restrito a uma área com dimensão comparável a aproximadamente três raios solares.
Descoberta não significa que partículas acima de 1 PeV eram desconhecidas
O resultado não demonstra que o Universo era considerado incapaz de produzir partículas acima de 1 PeV. Raios cósmicos com energias muito maiores já foram registrados anteriormente.
O avanço está na identificação de uma fonte específica da Via Láctea capaz de alcançar dezenas de PeV e na obtenção de evidências sobre o local e o mecanismo responsáveis pela aceleração.
Durante décadas, remanescentes de supernovas foram considerados os principais candidatos a acelerar os raios cósmicos galácticos até a faixa dos PeV. Observações recentes, porém, vêm mostrando que sistemas com objetos compactos, pulsares, aglomerados estelares e microquasares também podem atuar como aceleradores extremos.
Cygnus X-3 passa a ser a primeira fonte variável de raios gama na faixa dos PeV identificada pelo LHAASO e fornece a evidência mais consistente até agora de que um microquasar pode abrigar um chamado super-PeVatron — uma fonte capaz de acelerar partículas muito além de 1 PeV.
Os modelos também preveem que as mesmas interações responsáveis pelos raios gama possam produzir neutrinos de alta energia. A detecção futura dessas partículas por observatórios de neutrinos seria uma forma independente de testar a interpretação proposta pela equipe.
