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.

Abstract A recent report on the detection of very-high-energy gamma rays from V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) up to ≈0.8 PeV has made it the second confirmed “PeVatron” microquasar. Here we report on the observation of V4641 Sgr with X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) in 2024 September. Thanks to the large field of view and low background, the CCD imager Xtend successfully detected for the first time X-ray extended emission around V4641 Sgr with a significance of ≳4.5 σ and >10 σ based on our imaging and spectral analysis, respectively. The spatial extent is estimated to have a radius of 7′ ± 3′ (13 ± 5 pc at a distance of 6.2 kpc) assuming a Gaussian-like radial distribution, which suggests that the particle acceleration site is within ~10 pc of the microquasar. If the X-ray morphology traces the diffusion of accelerated electrons, this spatial extent can be explained by either an enhanced magnetic field (∼80 μ G) or a suppressed diffusion coefficient (∼10 27 cm 2 s −1 at 100 TeV). The integrated X-ray flux, (4–6) × 10 −12 erg s −1 cm −2 (2–10 keV), would require a magnetic field strength higher than the Galactic mean (≳8 μ G) if the diffuse X-ray emission originates from synchrotron radiation and the gamma-ray emission is predominantly hadronic. If the X-rays are of thermal origin, the measured extension, temperature, and plasma density can be explained by a jet with a luminosity of ∼2 × 10 39 erg s −1 , which is comparable to the Eddington luminosity of this system.