Understanding of an energy source of astrophysical jets with X-ray polarimetry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03902
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Kitaguchi Takao 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30620679)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: Ｘ線 / 偏光 / 科学衛星 / 宇宙 / 天体 / 機械学習 / ブラックホール / 宇宙ジェット

Outline of Final Research Achievements

Astronomical X-ray polarimetry was achieved with the IXPE satellite and was applied to the black hole (BH) binary Cygnus X-1. The observed X-rays were linearly polarized with its degree of 4% and direction aligned to the outflowing jet, implying that X-rays were emitted from hot plasma spatially extended in a plane perpendicular to the jet axis, then were scattered with the disk, and finally arrived at Earth, where the accretion disk is viewed close to edge-on. Therefore, polarized x-rays are efficient to constrain the disk-jet geometry in black hole x-ray binaries.

Free Research Field

高エネルギー天体物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ブラックホールを含む連星系はX線で明るく輝くことは知られていて、発見から 50 年以上経つ今でも盛んに観測されている。しかし、X線を放出する高温プラズマがブラックホール付近にどのように分布しているかは不明であり、今も議論が続いている。その理由は、X線のエネルギー分布 (スペクトル) に特徴が少なく、情報が縮退しているためである。この情報縮退を解くために、新しい物理量であるX線の偏光を測り、ブラックホール周辺のプラズマの幾何情報を初めて導いたのが、本研究の成果である。