The Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) mission, launched on 2012 June 13, is the first focusing high-energy X-ray telescope in orbit. NuSTAR operates in the band from 3 to 79 keV, extending the sensitivity of focusing far beyond the ∼10 keV high-energy cutoff achieved by all previous X-ray satellites. The inherently low background associated with concentrating the X-ray light enables NuSTAR to probe the hard X-ray sky with a more than 100-fold improvement in sensitivity over the collimated or coded mask instruments that have operated in this bandpass. Using its unprecedented combination of sensitivity and spatial and spectral resolution, NuSTAR will pursue five primary scientific objectives: (1) probe obscured active galactic nucleus (AGN) activity out to the peak epoch of galaxy assembly in the universe (at z ≲ 2) by surveying selected regions of the sky; (2) study the population of hard X-ray-emitting compact objects in the Galaxy by mapping the central regions of the Milky Way; (3) study the non-thermal radiation in young supernova remnants, both the hard X-ray continuum and the emission from the radioactive element 44Ti; (4) observe blazars contemporaneously with ground-based radio, optical, and TeV telescopes, as well as with Fermi and Swift, to constrain the structure of AGN jets; and (5) observe line and continuum emission from core-collapse supernovae in the Local Group, and from nearby Type Ia events, to constrain explosion models. During its baseline two-year mission, NuSTAR will also undertake a broad program of targeted observations. The observatory consists of two co-aligned grazing-incidence X-ray telescopes pointed at celestial targets by a three-axis stabilized spacecraft. Deployed into a 600 km, near-circular, 6° inclination orbit, the observatory has now completed commissioning, and is performing consistent with pre-launch expectations. NuSTAR is now executing its primary science mission, and with an expected orbit lifetime of 10 yr, we anticipate proposing a guest investigator program, to begin in late 2014.

The Hard X-ray Detector (HXD) on board Suzaku covers a wide energy range from 10 keV to 600 keV by combination of silicon PIN diodes and GSO scintillators. The HXD is designed to achieve an extremely low in-orbit back ground based on a combination of new techniques, including the concept of well-type active shield counter. With an effective area of 142 cm^2 at 20 keV and 273 cm2 at 150 keV, the background level at the sea level reached ~1x10^{-5} cts s^{-1} cm^{-2} keV^{-1} at 30 keV for the PI N diodes, and ~2x10^{-5} cts s^{-1} cm^{-2} keV^{-1} at 100 keV, and ~7x10^{-6} cts s^{-1} cm^{-2} keV^{-1} at 200 keV for the phoswich counter. Tight active shielding of the HXD results in a large array of guard counters surrounding the main detector parts. These anti-coincidence counters, made of ~4 cm thick BGO crystals, have a large effective area for sub-MeV to MeV gamma-rays. They work as an excellent gamma-ray burst monitor with limited angular resolution (~5 degree). The on-board signal-processing system and the data transmitted to the ground are also described.

Abstract We report on an observational campaign on the bright black hole (BH) X-ray binary Swift J1727.8–1613 centered around five observations by the Imaging X-ray Polarimetry Explorer. These observations track for the first time the evolution of the X-ray polarization of a BH X-ray binary across a hard to soft state transition. The 2–8 keV polarization degree decreased from ∼4% to ∼3% across the five observations, but the polarization angle remained oriented in the north–south direction throughout. Based on observations with the Australia Telescope Compact Array, we find that the intrinsic 7.25 GHz radio polarization aligns with the X-ray polarization. Assuming the radio polarization aligns with the jet direction (which can be tested in the future with higher-spatial-resolution images of the jet), our results imply that the X-ray corona is extended in the disk plane, rather than along the jet axis, for the entire hard intermediate state. This in turn implies that the long (≳10 ms) soft lags that we measure with the Neutron star Interior Composition ExploreR are dominated by processes other than pure light-crossing delays. Moreover, we find that the evolution of the soft lag amplitude with spectral state does not follow the trend seen for other sources, implying that Swift J1727.8–1613 is a member of a hitherto undersampled subpopulation.

We report the X-ray polarization properties of the high-synchrotron-peaked (HSP) blazar PKS 2155$-$304 based on observations with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). We observed the source between Oct 27 and Nov 7, 2023. We also conducted an extensive contemporaneous multiwavelength (MW) campaign. We find that during the first half ($T_1$) of the IXPE pointing, the source exhibited the highest X-ray polarization degree detected for an HSP blazar thus far, (30.7pm 2.0)<!PCT!>; this dropped to (15.3pm 2.1)<!PCT!> during the second half ($T_2$). The X-ray polarization angle remained stable during the IXPE pointing at 129.4 and 125.4 during $T_1$ and $T_2$, respectively. Meanwhile, the optical polarization degree remained stable during the IXPE pointing, with average host-galaxy-corrected values of (4.3pm 0.7)<!PCT!> and (3.8pm 0.9)<!PCT!> during the $T_1$ and $T_2$, respectively. During the IXPE pointing, the optical polarization angle changed achromatically from sim 140 to sim 90 and back to sim 130 Despite several attempts, we only detected (99.7<!PCT!> conf.) the radio polarization once (during $T_2$, at 225.5 GHz): with degree (1.7pm 0.4)<!PCT!> and angle 112.5 The direction of the broad pc-scale jet is rather ambiguous and has been found to point to the east and south at different epochs; however, on larger scales (> 1.5 pc) the jet points toward the southeast (sim 135 similarly to all of the MW polarization angles. Moreover, the X-ray-to-optical polarization degree ratios of sim 7 and sim 4 during $T_1$ and $T_2$, respectively, are similar to previous IXPE results for several HSP blazars. These findings, combined with the lack of correlation of temporal variability between the MW polarization properties, agree with an energy-stratified shock-acceleration scenario in HSP blazars.

We present the first X-ray spectropolarimetric results for Cygnus X-1 in its soft state from a campaign of five IXPE observations conducted during 2023 May-June. Companion multiwavelength data during the campaign are likewise shown. The 2-8 keV X-rays exhibit a net polarization degree PD=1.99%+/-0.13% (68% confidence). The polarization signal is found to increase with energy across IXPE's 2-8 keV bandpass. The polarized X-rays exhibit an energy-independent polarization angle of PA=-25.7+/-1.8 deg. East of North (68% confidence). This is consistent with being aligned to Cyg X-1's AU-scale compact radio jet and its pc-scale radio lobes. In comparison to earlier hard-state observations, the soft state exhibits a factor of 2 lower polarization degree, but a similar trend with energy and a similar (also energy-independent) position angle. When scaling by the natural unit of the disk temperature, we find the appearance of a consistent trendline in the polarization degree between soft and hard states. Our favored polarimetric model indicates Cyg X-1's spin is likely high (a* above ~0.96). The substantial X-ray polarization in Cyg X-1's soft state is most readily explained as resulting from a large portion of X-rays emitted from the disk returning and reflecting off the disk surface, generating a high polarization degree and a polarization direction parallel to the black hole spin axis and radio jet. In IXPE's bandpass, the polarization signal is dominated by the returning reflection emission. This constitutes polarimetric evidence for strong gravitational lensing of X-rays close to the black hole.

Abstract Supernova remnants (SNRs) provide insights into cosmic-ray acceleration and magnetic field dynamics at shock fronts. Recent X-ray polarimetric measurements by the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) have revealed radial magnetic fields near particle acceleration sites in young SNRs, including Cassiopeia A, Tycho, and SN 1006. We present here the spatially resolved IXPE X-ray polarimetric observation of the northwestern rim of SNR RX J1713.7–3946. For the first time, our analysis shows that the magnetic field in the particle acceleration sites of this SNR is oriented tangentially with respect to the shock front. Because of the lack of precise Faraday rotation measurements in the radio band, this was not possible before. The average measured polarization degree (PD) of the synchrotron emission is 12.5% ± 3.3%, lower than the one measured by IXPE in SN 1006, comparable to the Tycho one, but notably higher than the one in Cassiopeia A. On subparsec scales, localized patches within RX J1713.7–3946 display a PD of up to 41.5% ± 9.5%. These results are compatible with a shock-compressed magnetic field. However, in order to explain the observed PD, either the presence of a radial net magnetic field upstream of the shock or partial reisotropization of the turbulence downstream by radial magnetohydrodynamical instabilities can be invoked. From comparison of PD and magnetic field distribution with γ -rays and 12 CO data, our results provide new inputs in favor of a leptonic origin of the γ -ray emission.

Weakly magnetized neutron stars in X-ray binaries show a complex phenomenology with several spectral components that can be associated with the accretion disk, the boundary, and/or a spreading layer, a corona, and a wind. Spectroscopic information alone, however, is not enough to distinguish these components. The analysis of the timing data revealed that most of the variability, and in particular, kilohertz quasi-period oscillations, are associated with the high-energy component that corresponds to the boundary and/or spreading layer. Additional information about the nature of the spectral components, and in particular, about the geometry of the emission region, can be provided by X-ray polarimetry. One of the objects of the class, a bright, persistent, and rather peculiar galactic Type I X-ray burster was observed with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) and the X-ray Multi-Mirror Mission Newton ( Using the data, we obtained the best-fit values for the continuum spectral parameters and detected strong absorption lines associated with the accretion disk wind. IXPE data showed the source to be significantly polarized in the 2--8 keV energy band, with an overall polarization degree (PD) of $1.4<!PCT!> at a polarization angle (PA) of $-2 (errors at the 68<!PCT!> confidence level). During the two-day long observation, we detected rotation of the PA by about 70 with the corresponding changes in the PD from 2<!PCT!> to nondetectable and then up to 5<!PCT!>. These variations in polarization properties are not accompanied by visible spectral state changes of the source. The energy-resolved polarimetric analysis showed a significant change in polarization, from being strongly dependent on energy at the beginning of the observation to being almost constant with energy in the later parts of the observation. As a possible interpretation, we suggest a constant polarization component, strong wind scattering, or a different polarization of the two main spectral components with an individually peculiar behavior. The rotation of the PA suggests a misalignment of the neutron star spin from the orbital axis.

The X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) is an international X-ray observatory developed by Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) and National Aeronautics and Space Administration (NASA) in collaboration with European Space Agency (ESA), successfully launched in September 2023. Since the early stage of the project, the XRISM science operations team (SOT) was organized independently of the spacecraft bus system and mission instrument development teams, having prepared for the in-orbit science operations to maximize the scientific outputs. During about half year for the initial operation phase after launch, operations for the mission instruments were started, and the quick-look and the pipeline processes were carried out by SOT in order to check the functions of the instruments. After transition to the nominal operation phase, we started the target observations in the performance verification phase, whose short and long-term observation plans are considered by SOT, including planning the target of opportunity observations. The information on the observation modes of the mission instruments and the status of the data processing is maintained collectively in database synchronized between JAXA and NASA. We also performed the performance verification and optimization activities which provide the well-calibrated data, appropriate tools, and analysis methods for the users and established a help desk that supports the XRISM data analysis. The publicly solicited observation for the guest observer will be started from August or September 2024. These daily science operations are being carried out by dedicated scientists belonging to JAXA in collaboration with the other SOT members, the mission operations team and the instrument teams. This paper will introduce the ground system for the XRISM science operations and report on the activities of the SOT from the launch to today and plans for future science operations.