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 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.

We report on the detection of X-ray polarisation in the black-hole X-ray binary Swift J1727.8−1613 during its dim hard spectral state by the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). This is the first detection of X-ray polarisation at the transition from the soft to the hard state in an X-ray binary. We find an averaged 2–8 keV polarisation degree of (3.3 ± 0.4)% and a corresponding polarisation angle of 3° ±4°, which matches the polarisation detected during the rising stage of the outburst, in September–October 2023, within 1 σ uncertainty. The observational campaign complements previous studies of this source and enables comparison of the X-ray polarisation properties of a single transient across the X-ray hardness-intensity diagram. The complete recovery of the X-ray polarisation properties, including the energy dependence, came after a dramatic drop in the X-ray polarisation during the soft state. The new IXPE observations in the dim hard state at the reverse transition indicate that the accretion properties, including the geometry of the corona, appear to be strikingly similar to the bright hard state during the outburst rise despite the X-ray luminosities differing by two orders of magnitude.