高频 BL Lac 天体中磁重联 X 射线偏振的第一性原理预言

相对论性磁重联是高频 BL Lac 天体（HBLs）的一种潜在粒子加速机制。计划于 2021 年发射的 {\it 成像 X 射线偏振探测器}（{\it IXPE}）具备探测 HBLs 中磁场演化的能力，可检验 HBL 耀发的磁重联情景。在本文中，我们首次尝试通过结合粒子网格（PIC）与偏振辐射转移模拟，自洽地预言由相对论性磁重联产生的高频 BL Lac 天体 X 射线偏振特征。我们发现，尽管内禀光学与 X 射线偏振度平均而言相近，但 X 射线偏振在偏振度与偏振角（PD 与 PA）上均变化大得多。鉴于 {\it IXPE} 的灵敏度，它可能对邻近亮 HBLs Mrk~421 与 501 的单个耀发事件获取一到数个偏振数据点。然而，它可能无法完全分辨高度变化的 X 射线偏振。由于时间退偏振——即在有限时间内对具有变化偏振态的光子积分会降低探测到的 PD——测得的 X 射线 PD 可能显著低于光学对应值甚至无法探测。因此 X 射线 PD 低于光学可作为相对论性磁重联的特征标志。对于 X 射线偏振被良好分辨的极亮耀发，相对论性磁重联预言平滑的 X 射线 PA 摆动，其源于重联区中的大等离子体团合并。