X-Ray Polarization Detection of the Pulsar Wind Nebula in G21.5–0.9 with IXPE
2 OAA - INAF- Osservatorio Astrofisico di Arcetri
3 Dipartimento di Fisica e Astronomia [Firenze]
4 INFN, Sezione di Firenze - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze
5 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
6 Dipartimento di Fisica [Torino]
7 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa]
8 CfA - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
9 Hiroshima Astrophysical Science Center
10 Department of Physics and Astronomy [BatonRouge]
11 IAPS - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali - INAF
12 HKU - The University of Hong Kong
13 GXU - Guangxi University [Nanning]
14 MSFC - NASA Marshall Space Flight Center
15 IAA-CSIC - Instituto de Astrofísica de Andalucía = Institute of Astrophysics of Andalusia
16 OAR - INAF - Osservatorio Astronomico di Roma
17 ASI - Agenzia Spaziale Italiana
18 UniPi - University of Pisa [Italy] = Università di Pisa [Italia] = Université de Pise [Italie]
19 Dipartimento di Matematica e Fisica [Roma]
20 USRA - Universities Space Research Association [Huntsville]
21 INFN, Sezione di Roma Tor Vergata - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
22 ObAS - Observatoire astronomique de Strasbourg
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Résumé
We present the X-ray polarization observation of G21.5−0.9, a young Galactic supernova remnant (SNR), conducted with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) in 2023 October, with a total livetime of approximately 837 ks. Using different analysis methods, such as a space-integrated study of the entire region of the pulsar wind nebula (PWN) and a space-resolved polarization map, we detect significant polarization from the PWN at the center of the SNR, with an average polarization degree of ∼10% oriented at ∼33° (north through east). No significant energy-dependent variation in polarization is observed across the IXPE band (2–8 keV). The polarization map, corrected for the effect of polarization leakage, reveals a consistent pattern in both degree and angle, with little change across the nebula. Our findings indicate the presence of a highly polarized central torus, suggesting low levels of turbulence at particle acceleration sites. Unlike Vela, but similar to the Crab Nebula, we observe substantial differences between radio and X-ray polarization maps. This suggests a clear separation in energy of the emitting particle populations and hints at an important, yet poorly understood, role of instabilities in the turbulence dynamics of PWNe.
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