Extreme particle acceleration in the microquasar Cygnus X-3

Tavani, M.; Bulgarelli, A.; Piano, G.; Sabatini, S.; Striani, E.; Evangelista, Y.; Trois, A.; Pooley, G.; Trushkin, S.; Nizhelskij, N. A.; McCollough, M.; Koljonen, K. I. I.; Pucella, G.; Giuliani, A.; Chen, A. W.; Costa, E.; Vittorini, V.; Trifoglio, M.; Gianotti, F.; Argan, A.; Barbiellini, G.; Caraveo, P.; Cattaneo, P. W.; Cocco, V.; Contessi, T.; D’Ammando, F.; Monte, E. Del; De Paris, G.; Cocco, G. Di; Persio, G. Di; Donnarumma, I.; Feroci, M.; Ferrari, A.; Fuschino, F.; Galli, M.; Labanti, C.; Lapshov, I.; Lazzarotto, F.; Lipari, P.; Longo, F.; Mattaini, E.; Marisaldi, M.; Mastropietro, M.; Mauri, A.; Mereghetti, S.; Morelli, E.; Morselli, A.; Pacciani, L.; Pellizzoni, A.; Perotti, F.; Picozza, P.; Pilia, M.; Prest, M.; Rapisarda, M.; Rappoldi, A.; Rossi, E.; Rubini, A.; Scalise, E.; Soffitta, P.; Vallazza, E.; Vercellone, S.; Zambra, A.; Zanello, D.; Pittori, C.; Verrecchia, F.; Giommi, P.; Colafrancesco, S.; Santolamazza, P.; Antonelli, A.; Salotti, L.

Extreme particle acceleration in the microquasar Cygnus X-3

M. Tavani (), A. Bulgarelli, G. Piano, S. Sabatini, E. Striani, Y. Evangelista, A. Trois, G. Pooley, S. Trushkin, N. A. Nizhelskij, M. McCollough, K. I. I. Koljonen, G. Pucella, A. Giuliani, A. W. Chen, E. Costa, V. Vittorini, M. Trifoglio, F. Gianotti, A. Argan, G. Barbiellini, P. Caraveo, P. W. Cattaneo, V. Cocco, T. Contessi, F. D’Ammando, E. Del Monte, G. De Paris, G. Di Cocco, G. Di Persio, I. Donnarumma, M. Feroci, A. Ferrari, F. Fuschino, M. Galli, C. Labanti, I. Lapshov, F. Lazzarotto, P. Lipari, F. Longo, E. Mattaini, M. Marisaldi, M. Mastropietro, A. Mauri, S. Mereghetti, E. Morelli, A. Morselli, L. Pacciani, A. Pellizzoni, F. Perotti, P. Picozza, M. Pilia, M. Prest, M. Rapisarda, A. Rappoldi, E. Rossi, A. Rubini, E. Scalise, P. Soffitta, E. Vallazza, S. Vercellone, A. Zambra, D. Zanello, C. Pittori, F. Verrecchia, P. Giommi, S. Colafrancesco, P. Santolamazza, A. Antonelli and L. Salotti
Additional contact information
M. Tavani: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
A. Bulgarelli: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
G. Piano: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
S. Sabatini: Università Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
E. Striani: Università Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
Y. Evangelista: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
A. Trois: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
G. Pooley: Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, 19 J. J. Thomson Avenue, Cambridge CB3 0HE, UK
S. Trushkin: Special Astrophysical Observatory RAS, Karachaevo-Cherkassian Republic, Nizhnij Arkhyz 36916, Russia
N. A. Nizhelskij: Special Astrophysical Observatory RAS, Karachaevo-Cherkassian Republic, Nizhnij Arkhyz 36916, Russia
M. McCollough: Smithsonian Center for Astrophysics, 60 Garden Street, Cambridge, Massachusetts 02138, USA
K. I. I. Koljonen: TKK/Metsähovi Radio Observatory, Metsähovintie 114, Kylmälä 02540, Finland
G. Pucella: ENEA Frascati, Via Enrico Fermi 45, I-00044 Frascati (RM), Italy
A. Giuliani: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
A. W. Chen: Consorzio Interuniversitario Fisica Spaziale, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 63, I-10133 Torino, Italy
E. Costa: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
V. Vittorini: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
M. Trifoglio: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
F. Gianotti: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
A. Argan: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
G. Barbiellini: Consorzio Interuniversitario Fisica Spaziale, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 63, I-10133 Torino, Italy
P. Caraveo: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
P. W. Cattaneo: INFN Pavia, Via Bassi 6, I-27100 Pavia, Italy
V. Cocco: Università Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
T. Contessi: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
F. D’Ammando: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
E. Del Monte: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
G. De Paris: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
G. Di Cocco: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
G. Di Persio: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
I. Donnarumma: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
M. Feroci: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
A. Ferrari: Consorzio Interuniversitario Fisica Spaziale, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 63, I-10133 Torino, Italy
F. Fuschino: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
M. Galli: ENEA Bologna, Via don Fiammelli 2, I-40128 Bologna, Italy
C. Labanti: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
I. Lapshov: IKI, Profsoyuznaya Street 84, Moscow 117997, Russia
F. Lazzarotto: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
P. Lipari: INFN Roma 1, Piazza Aldo Moro 2, I-00185 Roma, Italy
F. Longo: Università di Trieste, Via A. Valerio 2, I-34127 Trieste, Italy
E. Mattaini: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
M. Marisaldi: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
M. Mastropietro: CNR, IMIP, I-00016 Montelibretti (Rome), Italy
A. Mauri: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
S. Mereghetti: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
E. Morelli: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
A. Morselli: INFN Roma Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
L. Pacciani: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
A. Pellizzoni: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari, Poggio dei Pini, I-09012 Capoterra (Cagliari), Italy
F. Perotti: INAF-IASF Milano, Via E. Bassini 15, I-20133 Milano, Italy
P. Picozza: Università Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
M. Pilia: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari, Poggio dei Pini, I-09012 Capoterra (Cagliari), Italy
M. Prest: Università Insubria, Via Valleggio 11, I-22100 Como, Italy
M. Rapisarda: ENEA Frascati, Via Enrico Fermi 45, I-00044 Frascati (RM), Italy
A. Rappoldi: INFN Pavia, Via Bassi 6, I-27100 Pavia, Italy
E. Rossi: INAF-IASF Bologna, Via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy
A. Rubini: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
E. Scalise: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
P. Soffitta: INAF-IASF Roma, Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
E. Vallazza: INFN Trieste, Padriciano 99, I-34012 Trieste, Italy
S. Vercellone: INAF-IASF Palermo, Via La Malfa 153, I-90146 Palermo, Italy
A. Zambra: Consorzio Interuniversitario Fisica Spaziale, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 63, I-10133 Torino, Italy
D. Zanello: INFN Roma 1, Piazza Aldo Moro 2, I-00185 Roma, Italy
C. Pittori: ASI Science Data Center, ESRIN, I-00044 Frascati, Italy
F. Verrecchia: ASI Science Data Center, ESRIN, I-00044 Frascati, Italy
P. Giommi: ASI Science Data Center, ESRIN, I-00044 Frascati, Italy
S. Colafrancesco: ASI Science Data Center, ESRIN, I-00044 Frascati, Italy
P. Santolamazza: ASI Science Data Center, ESRIN, I-00044 Frascati, Italy
A. Antonelli: Osservatorio Astronomico di Roma, Via di Frascati 33, I-00040 Monte Porzio Catone, Italy
L. Salotti: Agenzia Spaziale Italiana, Viale Liegi 26, I-00198 Roma, Italy

Nature, 2009, vol. 462, issue 7273, 620-623

Abstract: Cygnus X-3: a microquasar shows flare Galactic microquasars are binaries with a neutron star or stellar-mass black hole accreting gas from a companion star. They can accelerate particles to relativistic energies and emit radio flares, but the mechanism of jet energization is not known. A survey of the Cygnus region between mid-2007 and mid-2009 has detected four major γ-ray flaring episodes with energies over 100 MeV, each lasting 1 or 2 days, emanating from the microquasar Cygnus X-3. There is a clear pattern of temporal correlation between the γ-ray flares and transitional spectral states of radio and X-ray emission. Particle acceleration occurred a few days before radio jet ejections for two of the flares, suggesting that jet formation involves the production of highly energetic particles.

Date: 2009
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