IXPE Observation of the Low-Synchrotron Peaked Blazar S4 0954+65 During An Optical-X-ray Flare
Pouya M Kouch
,
Ioannis Liodakis
,
Francesco Fenu
,
Haocheng Zhang
,
Stella Boula
,
Riccardo Middei
,
Laura Di Gesu
,
Georgios F Paraschos
,
Iván Agudo
,
Svetlana G Jorstad
,
Elina Lindfors
,
Alan P Marscher
,
Henric Krawczynski
,
Michela Negro
,
Kun Hu
,
Dawoon E Kim
,
Elisabetta Cavazzuti
,
Manel Errando
,
Dmitry Blinov
,
Anastasia Gourni
,
Sebastian Kiehlmann
,
Angelos Kourtidis
,
Nikos Mandarakas
,
Nikolaos Triantafyllou
,
Anna Vervelaki
,
George A Borman
,
Evgenia N Kopatskaya
,
Elena G Larionova
,
Daria A Morozova
,
Sergey S Savchenko
,
Andrey A Vasilyev
,
Ivan S Troitskiy
,
Tatiana S Grishina
,
Alexey V Zhovtan
,
Francisco José Aceituno
,
Giacomo Bonnoli
,
Víctor Casanova
,
Juan Escudero
,
Beatriz Agís-González
,
César Husillos
,
Jorge Otero-Santos
,
Vilppu Piirola
,
Alfredo Sota
,
Ioannis Myserlis
(1)
,
Mark Gurwell
,
Garrett K Keating
,
Ramprasad Rao
,
Emmanouil Angelakis
,
Alexander Kraus
,
Lucio Angelo Antonelli
,
Matteo Bachetti
,
Luca Baldini
,
Wayne H Baumgartner
,
Ronaldo Bellazzini
,
Stefano Bianchi
,
Stephen D Bongiorno
,
Raffaella Bonino
,
Alessandro Brez
,
Niccolò Bucciantini
,
Fiamma Capitanio
,
Simone Castellano
,
Chien-Ting Chen
,
Stefano Ciprini
,
Enrico Costa
,
Alessandra de Rosa
,
Ettore del Monte
,
Niccolò Di Lalla
,
Alessandro Di Marco
,
Immacolata Donnarumma
,
Victor Doroshenko
,
Michal Dovciak
,
Steven R Ehlert
,
Teruaki Enoto
,
Yuri Evangelista
,
Sergio Fabiani
,
Riccardo Ferrazzoli
,
Javier A Garcia
,
Shuichi Gunji
,
Kiyoshi Hayashida
,
Jeremy Heyl
,
Wataru Iwakiri
,
Philip Kaaret
,
Vladimir Karas
,
Fabian Kislat
,
Takao Kitaguchi
,
Jeffery J Kolodziejczak
,
Fabio La Monaca
,
Luca Latronico
,
Simone Maldera
,
Alberto Manfreda
,
Frédéric Marin
(2)
,
Andrea Marinucci
,
Herman L Marshall
,
Francesco Massaro
,
Giorgio Matt
,
Ikuyuki Mitsuishi
,
Tsunefumi Mizuno
,
Fabio Muleri
,
Chi-Yung Ng
,
Stephen L O'Dell
,
Nicola Omodei
,
Chiara Oppedisano
,
Alessandro Papitto
,
George G Pavlov
,
Abel Lawrence Peirson
,
Matteo Perri
,
Melissa Pesce-Rollins
,
Pierre-Olivier Petrucci
(3)
,
Maura Pilia
,
Andrea Possenti
,
Juri Poutanen
,
Simonetta Puccetti
,
Brian D Ramsey
,
John Rankin
,
Ajay Ratheesh
,
Oliver J Roberts
,
Carmelo Sgrò
,
Patrick Slane
,
Paolo Soffitta
,
Gloria Spandre
,
Douglas A Swartz
,
Toru Tamagawa
,
Fabrizio Tavecchio
,
Roberto Taverna
,
Yuzuru Tawara
,
Allyn F Tennant
,
Nicholas E Thomas
,
Francesco Tombesi
,
Alessio Trois
,
Sergey S Tsygankov
,
Roberto Turolla
,
Roger W Romani
,
Jacco Vink
,
Martin C Weisskopf
,
Kinwah Wu
,
Fei Xie
,
Silvia Zane
Pouya M Kouch
- Fonction : Auteur
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Kinwah Wu
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Fei Xie
- Fonction : Auteur
Silvia Zane
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Résumé
The X-ray polarization observations made possible with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) offer new ways of probing high-energy emission processes in astrophysical jets from blazars. Here we report on the first X-ray polarization observation of the blazar S4 0954+65 in a high optical and X-ray state. During our multi-wavelength campaign on the source, we detected an optical flare whose peak coincided with the peak of an X-ray flare. This optical-X-ray flare most likely took place in a feature moving along the parsec-scale jet, imaged at 43 GHz by the Very Long Baseline Array. The 43 GHz polarization angle of the moving component underwent a rotation near the time of the flare. In the optical band, prior to the IXPE observation, we measured the polarization angle to be aligned with the jet axis. In contrast, during the optical flare the optical polarization angle was perpendicular to the jet axis; after the flare, it reverted to being parallel to the jet axis. Due to the smooth behavior of the optical polarization angle during the flare, we favor shocks as the main acceleration mechanism. We also infer that the ambient magnetic field lines in the jet were parallel to the jet position angle. The average degree of optical polarization during the IXPE observation was (14.3$\pm$4.1)%. Despite the flare, we only detected an upper limit of 14% (at 3$\sigma$ level) on the X-ray polarization degree; although a reasonable assumption on the X-ray polarization angle results in an upper limit of 8.8% ($3\sigma$). We model the spectral energy distribution (SED) and spectral polarization distribution (SPD) of S4 0954+65 with leptonic (synchrotron self-Compton) and hadronic (proton and pair synchrotron) models. The constraints we obtain with our combined multi-wavelength polarization observations and SED modeling tentatively disfavor hadronic models for the X-ray emission in S4 0954+65.