多区 Blazar 喷流 X 射线同步辐射的极化动力学

Blazar 中 X 射线同步辐射的极化现象直接探测了相对论性喷流中的磁场几何结构和粒子加速过程。我们利用磁重联和磁化湍流的粒子-in-cell 模拟，结合极化敏感性辐射传递代码，来解释 2023 年 12 月记录的 Mrk 421 高通量状态的 IXPE 观测结果。为评估两种理论情景的适配度，我们采用五个评估指标对模拟与观测 X 射线通量和极化光曲线的统计特性进行定量比较，而非尝试拟合单个数据点。我们提出一种基于湍流的多区模型，其中喷流辐射表示为 N 个独立单元的辐射输出之和，每个单元均由粒子-in-cell 模拟描述。将模拟的斯托克斯参数光曲线序列与 IXPE 数据进行比较，结果显示磁重联主导的模型对观测到的 X 射线通量和极化动力学提供最佳匹配。最佳配置对应 N = 15 个发射单元，成功复现了观测到的 X 射线通量和极化变化的幅度和时间尺度。磁化湍流模型在通量和极化波动上均显著不足。我们的结果表明，多区、重联驱动的辐射场景能够描述 Mrk 421 的 X 射线极化行为，并为建立定量框架提供了方法，使其可用于对 IXPE 对其他高同步峰值（HSP）Blazar 的观测进行理论模型检验。