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 We present the first X-ray polarization measurements of GX 339–4. IXPE observed this source twice during its 2023–2024 outburst, once in the soft-intermediate state and again during a soft state. The observation taken during the intermediate state shows a significant (4 σ ) polarization degree P X = 1.3% ± 0.3% and polarization angle θ X = −74° ± 7° only in the 3–8 keV band. FORS2 at the Very Large Telescope observed the source simultaneously, detecting optical polarization in the B , V , R , and I bands (between ∼0.1% and ∼0.7%), all roughly aligned with the X-ray polarization. We also detect a discrete jet knot from radio observations with the Australia Telescope Compact Array taken later in time; this knot would have been ejected from the system around the same time as the hard-to-soft X-ray state transition, and a bright radio flare occurred ∼3 months earlier. The proper motion of the jet knot provides a direct measurement of the jet orientation angle on the plane of the sky at the time of the ejection. We find that both the X-ray and optical polarization angles are aligned with the direction of the ballistic jet.