活动星系 Mrk 421 中 X 射线偏振角旋转的发现

天体物理相对论性喷流中的磁场条件可通过多波段偏振测量来探测，该方法近来已拓展至 X 射线波段。例如，人们可通过观测电场矢量位置角 $\Psi$ 的旋转来追踪辐射粒子流中磁场的变化。本文报道了在平均流量状态下耀变体 Mrk 421 的 X 射线波段中 $\Psi_{\mathrm x}$ 旋转的发现。在 2022 年 6 月 4–6 日及 7–9 日为期 5 天的成像 X 射线偏振探测卫星（IXPE）观测中，$\Psi_{\mathrm x}$ 总计旋转了 $\geq360^\circ$。在这两个各自的日期区间内，我们发现旋转速率（分别为 $80 \pm 9$ 和 $91 \pm 8 ^\circ/\rm day$）与偏振度（$\Pi_{\mathrm x}=10\%\pm1\%$）在不确定度范围内保持恒定。对偏振矢量随机游走的模拟表明，此类旋转不太可能由随机过程产生。X 射线辐射区域与射电/红外/光学辐射区域并不完全重合，因为在更长波长的准同时数据中未观测到类似的 $\Psi$ 旋转。我们提出，所观测到的旋转是由喷流中的螺旋磁结构所致，该结构被沿螺旋传播的局域激波在 X 射线中照亮。光学辐射区很可能位于包裹内禀喷流的内层芯区之外的鞘层中，而 X 射线辐射即从此芯区释放。