Discovery of X-ray polarization angle rotation in the jet from blazar Mrk 421 - INSU - Institut national des sciences de l'Univers Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Astronomy Année : 2023

Discovery of X-ray polarization angle rotation in the jet from blazar Mrk 421

Laura Di Gesu , Herman L. Marshall , Steven R. Ehlert , Dawoon E. Kim , Immacolata Donnarumma , Fabrizio Tavecchio , Ioannis Liodakis , Sebastian Kiehlmann , Iván Agudo , Svetlana G. Jorstad , Fabio Muleri , Alan P. Marscher , Simonetta Puccetti , Riccardo Middei , Matteo Perri , Luigi Pacciani , Michela Negro , Roger W. Romani , Alessandro Di Marco , Dmitry Blinov , Ioakeim G. Bourbah , Evangelos Kontopodis , Nikos Mandarakas , Stylianos Romanopoulos , Raphael Skalidis , Anna Vervelaki , Carolina Casadio , Juan Escudero , Ioannis Myserlis , Mark A. Gurwell , Ramprasad Rao , Garrett K. Keating , Pouya M. Kouch , Elina Lindfors , Francisco José Aceituno , Maria I. Bernardos , Giacomo Bonnoli , Víctor Casanova , Maya García-Comas , Beatriz Agís-González , César Husillos , Alessandro Marchini , Alfredo Sota , Ryo Imazawa , Mahito Sasada , Yasushi Fukazawa , Koji S. Kawabata , Makoto Uemura , Tsunefumi Mizuno , Tatsuya Nakaoka , Hiroshi Akitaya , Sergey S. Savchenko , Andrey A. Vasilyev , José L. Gómez , Lucio A. Antonelli , Thibault Barnouin (1) , Raffaella Bonino , Elisabetta Cavazzuti , Luigi Costamante , Chien-Ting Chen , Nicolò Cibrario , Alessandra de Rosa , Federico Di Pierro , Manel Errando , Philip Kaaret , Vladimir Karas , Henric Krawczynski , Lindsey Lisalda , Grzegorz Madejski , Christian Malacaria , Frédéric Marin (1) , Andrea Marinucci , Francesco Massaro , Giorgio Matt , Ikuyuki Mitsuishi , Stephen L. O'Dell , Alessandro Paggi , Abel L. Peirson , Pierre-Olivier Petrucci (2) , Brian D. Ramsey , Allyn F. Tennant , Kinwah Wu , Matteo Bachetti , Luca Baldini , Wayne H. Baumgartner , Ronaldo Bellazzini , Stefano Bianchi , Stephen D. Bongiorno , Alessandro Brez , Niccolò Bucciantini , Fiamma Capitanio , Simone Castellano , Stefano Ciprini , Enrico Costa , Ettore del Monte , Niccolò Di Lalla , Victor Doroshenko , Michal Dovčiak , Teruaki Enoto , Yuri Evangelista , Sergio Fabiani , Riccardo Ferrazzoli , Javier A. Garcia , Shuichi Gunji , Kiyoshi Hayashida , Jeremy Heyl , Wataru Iwakiri , Fabian Kislat , Takao Kitaguchi , Jeffery J. Kolodziejczak , Fabio La Monaca , Luca Latronico , Simone Maldera , Alberto Manfreda , C. -Y. Ng , Nicola Omodei , Chiara Oppedisano , Alessandro Papitto , George G. Pavlov , Melissa Pesce-Rollins , Maura Pilia , Andrea Possenti , Juri Poutanen , John Rankin , Ajay Ratheesh , Oliver J. Roberts , Carmelo Sgrò , Patrick Slane , Paolo Soffitta , Gloria Spandre , Douglas A. Swartz , Toru Tamagawa , Roberto Taverna , Yuzuru Tawara , Nicholas E. Thomas , Francesco Tombesi , Alessio Trois , Sergey S. Tsygankov , Roberto Turolla , Jacco Vink , Martin C. Weisskopf , Fei Xie , Silvia Zane
Laura Di Gesu
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Fei Xie
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Silvia Zane
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Résumé

The magnetic-field conditions in astrophysical relativistic jets can be probed by multiwavelength polarimetry, which has been recently extended to X-rays. For example, one can track how the magnetic field changes in the flow of the radiating particles by observing rotations of the electric vector position angle Ψ. Here we report the discovery of a ΨX rotation in the X-ray band in the blazar Markarian 421 at an average flux state. Across the 5 days of Imaging X-ray Polarimetry Explorer observations on 4-6 and 7-9 June 2022, ΨX rotated in total by ≥360°. Over the two respective date ranges, we find constant, within uncertainties, rotation rates (80 ± 9° per day and 91 ± 8° per day) and polarization degrees (ΠX = 10% ± 1%). Simulations of a random walk of the polarization vector indicate that it is unlikely that such rotation(s) are produced by a stochastic process. The X-ray-emitting site does not completely overlap the radio, infrared and optical emission sites, as no similar rotation of Ψ was observed in quasi-simultaneous data at longer wavelengths. We propose that the observed rotation was caused by a helical magnetic structure in the jet, illuminated in the X-rays by a localized shock propagating along this helix. The optically emitting region probably lies in a sheath surrounding an inner spine where the X-ray radiation is released.

Dates et versions

insu-04169388 , version 1 (24-07-2023)

Identifiants

Citer

Laura Di Gesu, Herman L. Marshall, Steven R. Ehlert, Dawoon E. Kim, Immacolata Donnarumma, et al.. Discovery of X-ray polarization angle rotation in the jet from blazar Mrk 421. Nature Astronomy, 2023, ⟨10.1038/s41550-023-02032-7⟩. ⟨insu-04169388⟩
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