An IXPE-Led X-ray Spectro-Polarimetric Campaign on the Soft State of Cygnus X-1: X-ray Polarimetric Evidence for Strong Gravitational Lensing - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Astrophys.J.Lett. Année : 2024

An IXPE-Led X-ray Spectro-Polarimetric Campaign on the Soft State of Cygnus X-1: X-ray Polarimetric Evidence for Strong Gravitational Lensing

James F Steiner , Edward Nathan , Kun Hu , Henric Krawczynski , Michal Dovciak , Alexandra Veledina , Fabio Muleri , Jiri Svoboda , Kevin Alabarta , Maxime Parra (1) , Yash Bhargava , Giorgio Matt , Juri Poutanen , Pierre-Olivier Petrucci (1) , Allyn F Tennant , M. Cristina Baglio , Luca Baldini , Samuel Barnier (1) , Sudip Bhattacharyya , Stefano Bianchi , Maimouna Brigitte , Mauricio Cabezas , Floriane Cangemi (2) , Fiamma Capitanio , Jacob Casey , Nicole Rodriguez Cavero , Simone Castellano , Elisabetta Cavazzuti , Sohee Chun , Eugene Churazov , Enrico Costa , Niccolo Di Lalla , Alessandro Di Marco , Elise Egron , Melissa Ewing , Sergio Fabiani , Javier A García , David A Green , Victoria Grinberg (3) , Petr Hadrava , Adam Ingram , Philip Kaaret , Fabian Kislat , Takao Kitaguchi , Vadim Kravtsov , Brankica Kubatova , Fabio La Monaca , Luca Latronico , Vladislav Loktev , Christian Malacaria , Fredéric Marin (4) , Andrea Marinucci , Olga Maryeva , Guglielmo Mastroserio , Tsunefumi Mizuno , Michela Negro , Nicola Omodei , Jakub Podgorny (4) , John Rankin , Ajay Ratheesh , Lauren Rhodes , David M Russell , Miroslav Slechta , Paolo Soffitta , Sean Spooner , Valery Suleimanov , Francesco Tombesi , Sergei A Trushkin , Martin C Weisskopf , Silvia Zane , Andrzej A Zdziarski , Sixuan Zhang , Wenda Zhang , Menglei Zhou , Ivan Agudo , Lucio A Antonelli , Matteo Bachetti , Wayne H Baumgartner , Ronaldo Bellazzini , Stephen D Bongiorno , Raffaella Bonino , Alessandro Brez , Niccolo Bucciantini , Chien-Ting Chen , Stefano Ciprini , Alessandra de Rosa , Ettore del Monte , Laura Di Gesu , Immacolata Donnarumma , Victor Doroshenko , Steven R Ehlert , Teruaki Enoto , Yuri Evangelista , Riccardo Ferrazzoli , Shuichi Gunji , Kiyoshi Hayashida , Jeremy Heyl , Wataru Iwakiri , Svetlana G Jorstad , Vladimir Karas , Jeffery J Kolodziejczak , Ioannis Liodakis , Simone Maldera , Alberto Manfreda , Alan P Marscher , Herman L Marshall , Francesco Massaro , Ikuyuki Mitsuishi , Chi-Yung Ng , Stephen L O'Dell , Chiara Oppedisano , Alessandro Papitto , George G Pavlov , Abel L Peirson , Matteo Perri , Melissa Pesce-Rollins , Maura Pilia , Andrea Possenti , Simonetta Puccetti , Brian D Ramsey , Oliver J Roberts , Roger W Romani , Carmelo Sgro , Patrick Slane , Gloria Spandre , Douglas A Swartz , Toru Tamagawa , Fabrizio Tavecchio , Roberto Taverna , Yuzuru Tawara , Nicholas E Thomas , Alessio Trois , Sergey S Tsygankov , Roberto Turolla , Jacco Vink , Kinwah Wu , Fei Xie
James F Steiner
  • Fonction : Auteur
Edward Nathan
  • Fonction : Auteur
Kun Hu
  • Fonction : Auteur
Henric Krawczynski
  • Fonction : Auteur
Michal Dovciak
  • Fonction : Auteur
Alexandra Veledina
  • Fonction : Auteur
Fabio Muleri
  • Fonction : Auteur
Jiri Svoboda
  • Fonction : Auteur
Kevin Alabarta
  • Fonction : Auteur
Yash Bhargava
  • Fonction : Auteur
Giorgio Matt
  • Fonction : Auteur
Juri Poutanen
  • Fonction : Auteur
Allyn F Tennant
  • Fonction : Auteur
M. Cristina Baglio
  • Fonction : Auteur
Luca Baldini
  • Fonction : Auteur
Sudip Bhattacharyya
  • Fonction : Auteur
Stefano Bianchi
  • Fonction : Auteur
Maimouna Brigitte
  • Fonction : Auteur
Mauricio Cabezas
  • Fonction : Auteur
Fiamma Capitanio
  • Fonction : Auteur
Jacob Casey
  • Fonction : Auteur
Nicole Rodriguez Cavero
  • Fonction : Auteur
Simone Castellano
  • Fonction : Auteur
Elisabetta Cavazzuti
  • Fonction : Auteur
Sohee Chun
  • Fonction : Auteur
Eugene Churazov
  • Fonction : Auteur
Enrico Costa
  • Fonction : Auteur
Niccolo Di Lalla
  • Fonction : Auteur
Alessandro Di Marco
  • Fonction : Auteur
Elise Egron
  • Fonction : Auteur
Melissa Ewing
  • Fonction : Auteur
Sergio Fabiani
  • Fonction : Auteur
Javier A García
  • Fonction : Auteur
David A Green
  • Fonction : Auteur
Petr Hadrava
  • Fonction : Auteur
Adam Ingram
  • Fonction : Auteur
Philip Kaaret
  • Fonction : Auteur
Fabian Kislat
  • Fonction : Auteur
Takao Kitaguchi
  • Fonction : Auteur
Vadim Kravtsov
  • Fonction : Auteur
Brankica Kubatova
  • Fonction : Auteur
Fabio La Monaca
  • Fonction : Auteur
Luca Latronico
  • Fonction : Auteur
Vladislav Loktev
  • Fonction : Auteur
Christian Malacaria
  • Fonction : Auteur
Andrea Marinucci
  • Fonction : Auteur
Olga Maryeva
  • Fonction : Auteur
Guglielmo Mastroserio
  • Fonction : Auteur
Tsunefumi Mizuno
  • Fonction : Auteur
Michela Negro
  • Fonction : Auteur
Nicola Omodei
  • Fonction : Auteur
John Rankin
  • Fonction : Auteur
Ajay Ratheesh
  • Fonction : Auteur
Lauren Rhodes
  • Fonction : Auteur
David M Russell
  • Fonction : Auteur
Miroslav Slechta
  • Fonction : Auteur
Paolo Soffitta
  • Fonction : Auteur
Sean Spooner
  • Fonction : Auteur
Valery Suleimanov
  • Fonction : Auteur
Francesco Tombesi
  • Fonction : Auteur
Sergei A Trushkin
  • Fonction : Auteur
Martin C Weisskopf
  • Fonction : Auteur
Silvia Zane
  • Fonction : Auteur
Andrzej A Zdziarski
  • Fonction : Auteur
Sixuan Zhang
  • Fonction : Auteur
Wenda Zhang
  • Fonction : Auteur
Menglei Zhou
  • Fonction : Auteur
Ivan Agudo
  • Fonction : Auteur
Lucio A Antonelli
  • Fonction : Auteur
Matteo Bachetti
  • Fonction : Auteur
Wayne H Baumgartner
  • Fonction : Auteur
Ronaldo Bellazzini
  • Fonction : Auteur
Stephen D Bongiorno
  • Fonction : Auteur
Raffaella Bonino
  • Fonction : Auteur
Alessandro Brez
  • Fonction : Auteur
Niccolo Bucciantini
  • Fonction : Auteur
Chien-Ting Chen
  • Fonction : Auteur
Stefano Ciprini
  • Fonction : Auteur
Alessandra de Rosa
  • Fonction : Auteur
Ettore del Monte
  • Fonction : Auteur
Laura Di Gesu
  • Fonction : Auteur
Immacolata Donnarumma
  • Fonction : Auteur
Victor Doroshenko
  • Fonction : Auteur
Steven R Ehlert
  • Fonction : Auteur
Teruaki Enoto
  • Fonction : Auteur
Yuri Evangelista
  • Fonction : Auteur
Riccardo Ferrazzoli
  • Fonction : Auteur
Shuichi Gunji
  • Fonction : Auteur
Kiyoshi Hayashida
  • Fonction : Auteur
Jeremy Heyl
  • Fonction : Auteur
Wataru Iwakiri
  • Fonction : Auteur
Svetlana G Jorstad
  • Fonction : Auteur
Vladimir Karas
  • Fonction : Auteur
Jeffery J Kolodziejczak
  • Fonction : Auteur
Ioannis Liodakis
  • Fonction : Auteur
Simone Maldera
  • Fonction : Auteur
Alberto Manfreda
  • Fonction : Auteur
Alan P Marscher
  • Fonction : Auteur
Herman L Marshall
  • Fonction : Auteur
Francesco Massaro
  • Fonction : Auteur
Ikuyuki Mitsuishi
  • Fonction : Auteur
Chi-Yung Ng
  • Fonction : Auteur
Stephen L O'Dell
  • Fonction : Auteur
Chiara Oppedisano
  • Fonction : Auteur
Alessandro Papitto
  • Fonction : Auteur
George G Pavlov
  • Fonction : Auteur
Abel L Peirson
  • Fonction : Auteur
Matteo Perri
  • Fonction : Auteur
Melissa Pesce-Rollins
  • Fonction : Auteur
Maura Pilia
  • Fonction : Auteur
Andrea Possenti
  • Fonction : Auteur
Simonetta Puccetti
  • Fonction : Auteur
Brian D Ramsey
  • Fonction : Auteur
Oliver J Roberts
  • Fonction : Auteur
Roger W Romani
  • Fonction : Auteur
Carmelo Sgro
  • Fonction : Auteur
Patrick Slane
  • Fonction : Auteur
Gloria Spandre
  • Fonction : Auteur
Douglas A Swartz
  • Fonction : Auteur
Toru Tamagawa
  • Fonction : Auteur
Fabrizio Tavecchio
  • Fonction : Auteur
Roberto Taverna
  • Fonction : Auteur
Yuzuru Tawara
  • Fonction : Auteur
Nicholas E Thomas
  • Fonction : Auteur
Alessio Trois
  • Fonction : Auteur
Sergey S Tsygankov
  • Fonction : Auteur
Roberto Turolla
  • Fonction : Auteur
Jacco Vink
  • Fonction : Auteur
Kinwah Wu
  • Fonction : Auteur
Fei Xie
  • Fonction : Auteur

Résumé

We present the first X-ray spectropolarimetric results for Cygnus X-1 in its soft state from a campaign of five IXPE observations conducted during 2023 May-June. Companion multiwavelength data during the campaign are likewise shown. The 2-8 keV X-rays exhibit a net polarization degree PD=1.99%+/-0.13% (68% confidence). The polarization signal is found to increase with energy across IXPE's 2-8 keV bandpass. The polarized X-rays exhibit an energy-independent polarization angle of PA=-25.7+/-1.8 deg. East of North (68% confidence). This is consistent with being aligned to Cyg X-1's AU-scale compact radio jet and its pc-scale radio lobes. In comparison to earlier hard-state observations, the soft state exhibits a factor of 2 lower polarization degree, but a similar trend with energy and a similar (also energy-independent) position angle. When scaling by the natural unit of the disk temperature, we find the appearance of a consistent trendline in the polarization degree between soft and hard states. Our favored polarimetric model indicates Cyg X-1's spin is likely high (a* above ~0.96). The substantial X-ray polarization in Cyg X-1's soft state is most readily explained as resulting from a large portion of X-rays emitted from the disk returning and reflecting off the disk surface, generating a high polarization degree and a polarization direction parallel to the black hole spin axis and radio jet. In IXPE's bandpass, the polarization signal is dominated by the returning reflection emission. This constitutes polarimetric evidence for strong gravitational lensing of X-rays close to the black hole.
Fichier principal
Vignette du fichier
Steiner_2024_ApJL_969_L30.pdf (1.51 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

hal-04632529 , version 1 (15-07-2024)

Licence

Identifiants

Citer

James F Steiner, Edward Nathan, Kun Hu, Henric Krawczynski, Michal Dovciak, et al.. An IXPE-Led X-ray Spectro-Polarimetric Campaign on the Soft State of Cygnus X-1: X-ray Polarimetric Evidence for Strong Gravitational Lensing. Astrophys.J.Lett., 2024, 969 (2), pp.L30. ⟨10.3847/2041-8213/ad58e4⟩. ⟨hal-04632529⟩
59 Consultations
33 Téléchargements

Altmetric

Partager

More