Highly Significant Detection of X-Ray Polarization from the Brightest Accreting Neutron Star Sco X-1
Fabio La Monaca
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Alessandro Di Marco
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Juri Poutanen
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Matteo Bachetti
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Sara Elisa Motta
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Alessandro Papitto
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Maura Pilia
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Fei Xie
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Anna Bobrikova
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Giulia Illiano
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Henric Krawczynski
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Eleonora Veronica Lai
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Kuan Liu
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Guglielmo Mastroserio
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Fabio Muleri
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John Rankin
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Alexandra Veledina
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Filippo Ambrosino
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Melania del Santo
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Javier A. Garcia
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Wen-Hao Wei
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Shuang-Nan Zhang
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Chao Zuo
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Zaven Arzoumanian
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Massimo Cocchi
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Ruben Farinelli
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Keith Gendreau
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Francesco Ursini
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Martin C. Weisskopf
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Silvia Zane
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Iván Agudo
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Lucio A. Antonelli
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Luca Baldini
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Wayne H. Baumgartner
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Ronaldo Bellazzini
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Raffaella Bonino
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Niccolò Bucciantini
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Fiamma Capitanio
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Simone Castellano
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Elisabetta Cavazzuti
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Chien-Ting Chen
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Stefano Ciprini
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Alessandra de Rosa
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Ettore del Monte
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Laura Di Gesu
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Niccolò Di Lalla
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Immacolata Donnarumma
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Victor Doroshenko
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Michal Dovčiak
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Steven R. Ehlert
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Teruaki Enoto
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Yuri Evangelista
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Sergio Fabiani
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Riccardo Ferrazzoli
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Shuichi Gunji
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Kiyoshi Hayashida
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Jeremy Heyl
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Wataru Iwakiri
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Svetlana G. Jorstad
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Vladimir Karas
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Fabian Kislat
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Takao Kitaguchi
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Jeffery J. Kolodziejczak
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Luca Latronico
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Ioannis Liodakis
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Simone Maldera
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Alberto Manfreda
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Frédéric Marin
(1)
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Andrea Marinucci
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Alan P. Marscher
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Herman L. Marshall
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Francesco Massaro
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Giorgio Matt
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Ikuyuki Mitsuishi
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Tsunefumi Mizuno
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Michela Negro
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Chi-Yung Ng
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Nicola Omodei
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Chiara Oppedisano
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George G. Pavlov
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Abel L. Peirson
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Matteo Perri
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Pierre-Olivier Petrucci
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Simonetta Puccetti
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Patrick Slane
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Gloria Spandre
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Douglas A. Swartz
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Toru Tamagawa
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Fabrizio Tavecchio
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Roberto Taverna
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Yuzuru Tawara
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Allyn F. Tennant
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Nicholas E. Thomas
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Francesco Tombesi
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Alessio Trois
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Jacco Vink
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Kinwah Wu
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Résumé
The Imaging X-ray Polarimetry Explorer measured with high significance the X-ray polarization of the brightest Z-source, Sco X-1, resulting in the nominal 2-8 keV energy band in a polarization degree of 1.0% ± 0.2% and a polarization angle of 8° ± 6° at a 90% confidence level. This observation was strictly simultaneous with observations performed by NICER, NuSTAR, and Insight-HXMT, which allowed for a precise characterization of its broadband spectrum from soft to hard X-rays. The source has been observed mainly in its soft state, with short periods of flaring. We also observed low-frequency quasiperiodic oscillations. From a spectropolarimetric analysis, we associate a polarization to the accretion disk at <3.2% at 90% confidence level, compatible with expectations for an electron scattering dominated optically thick atmosphere at the Sco X-1 inclination of ~44°; for the higher-energy Comptonized component, we obtain a polarization of 1.3% ± 0.4%, in agreement with expectations for a slab of Thomson optical depth of ~7 and an electron temperature of ~3 keV. A polarization rotation with respect to previous observations by OSO-8 and PolarLight, and also with respect to the radio-jet position angle, is observed. This result may indicate a variation of the polarization with the source state that can be related to relativistic precession or a change in the corona geometry with the accretion flow.
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