Article Dans Une Revue Astrophys.J.Lett. Année : 2025

Detection of extended X-ray emission around the PeVatron microquasar V4641 Sgr with XRISM

Hiromasa Suzuki
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Naomi Tsuji
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Yoshiaki Kanemaru
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Megumi Shidatsu
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Laura Olivera-Nieto
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Samar Safi-Harb
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Shigeo S Kimura
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Eduardo de la Fuente
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Sabrina Casanova
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Kaya Mori
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Xiaojie Wang
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Dai Tateishi
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Hideki Uchiyama
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Takaaki Tanaka
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Hiroyuki Uchida
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Shun Inoue
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Dezhi Huang
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Daiki Miura
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Shoji Ogawa
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Shogo B Kobayashi
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Chris Done
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María Díaz Trigo
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Teo Muñoz-Darias
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Montserrat Armas Padilla
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Ryota Tomaru
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Yoshihiro Ueda
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Résumé

A recent report on the detection of very-high-energy gamma rays from V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) up to ~0.8 peta-electronvolt has made it the second confirmed "PeVatron" microquasar. Here we report on the observation of V4641 Sgr with X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) in September 2024. Thanks to the large field of view and low background, the CCD imager Xtend successfully detected for the first time X-ray extended emission around V4641 Sgr with a significance of > 4.5 sigma and > 10 sigma based on our imaging and spectral analysis, respectively. The spatial extent is estimated to have a radius of $7 \pm 3$ arcmin ($13 \pm 5$ pc at a distance of 6.2 kpc) assuming a Gaussian-like radial distribution, which suggests that the particle acceleration site is within ~10 pc of the microquasar. If the X-ray morphology traces the diffusion of accelerated electrons, this spatial extent can be explained by either an enhanced magnetic field (~80 uG) or a suppressed diffusion coefficient (~$10^{27}$ cm$^2$ s$^{-1}$ at 100 TeV). The integrated X-ray flux, (4-6)$\times 10^{-12}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ (2-10 keV), would require a magnetic field strength higher than the galactic mean (> 8 uG) if the diffuse X-ray emission originates from synchrotron radiation and the gamma-ray emission is predominantly hadronic. If the X-rays are of thermal origin, the measured extension, temperature, and plasma density can be explained by a jet with a luminosity of ~$2\times 10^{39}$ erg s$^{-1}$, which is comparable to the Eddington luminosity of this system.
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hal-04847738 , version 1 (17-01-2025)

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Hiromasa Suzuki, Naomi Tsuji, Yoshiaki Kanemaru, Megumi Shidatsu, Laura Olivera-Nieto, et al.. Detection of extended X-ray emission around the PeVatron microquasar V4641 Sgr with XRISM. Astrophys.J.Lett., 2025, 978 (2), pp.L20. ⟨10.3847/2041-8213/ad9d11⟩. ⟨hal-04847738⟩
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