X-ray polarization evidence for a 200-year-old flare of Sgr A*

Frédéric Marin (), Eugene Churazov, Ildar Khabibullin, Riccardo Ferrazzoli, Laura Gesu, Thibault Barnouin, Alessandro Marco, Riccardo Middei, Alexey Vikhlinin, Enrico Costa, Paolo Soffitta, Fabio Muleri, Rashid Sunyaev, William Forman, Ralph Kraft, Stefano Bianchi, Immacolata Donnarumma, Pierre-Olivier Petrucci, Teruaki Enoto, Iván Agudo, Lucio A. Antonelli, Matteo Bachetti, Luca Baldini, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Chien-Ting Chen, Stefano Ciprini, Alessandra Rosa, Ettore Monte, Niccolò Lalla, Victor Doroshenko, Michal Dovčiak, Steven R. Ehlert, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Javier A. Garcia, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Jeremy Heyl, Adam Ingram, Wataru Iwakiri, Svetlana G. Jorstad, Philip Kaaret, Vladimir Karas, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Henric Krawczynski, Fabio Monaca, Luca Latronico, Ioannis Liodakis, Simone Maldera, Alberto Manfreda, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L. Marshall, Francesco Massaro, Giorgio Matt, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Michela Negro, C.-Y. Ng, Stephen L. O’Dell, Nicola Omodei, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Abel L. Peirson, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Maura Pilia, Andrea Possenti, Juri Poutanen, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, John Rankin, Ajay Ratheesh, Oliver J. Roberts, Roger W. Romani, Carmelo Sgrò, Patrick Slane, Gloria Spandre, Doug Swartz, Toru Tamagawa, Fabrizio Tavecchio, Roberto Taverna, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey S. Tsygankov, Roberto Turolla, Jacco Vink, Martin C. Weisskopf, Kinwah Wu, Fei Xie and Silvia Zane
Additional contact information
Frédéric Marin: Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire Astronomique de Strasbourg, UMR 7550
Eugene Churazov: Max Planck Institute for Astrophysics
Ildar Khabibullin: Max Planck Institute for Astrophysics
Riccardo Ferrazzoli: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Laura Gesu: ASI - Agenzia Spaziale Italiana
Thibault Barnouin: Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire Astronomique de Strasbourg, UMR 7550
Alessandro Marco: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Riccardo Middei: Agenzia Spaziale Italiana
Alexey Vikhlinin: Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences
Enrico Costa: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Paolo Soffitta: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Fabio Muleri: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Rashid Sunyaev: Max Planck Institute for Astrophysics
William Forman: Harvard & Smithsonian
Ralph Kraft: Harvard & Smithsonian
Stefano Bianchi: Università degli Studi Roma Tre
Immacolata Donnarumma: ASI - Agenzia Spaziale Italiana
Pierre-Olivier Petrucci: Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG
Teruaki Enoto: RIKEN Cluster for Pioneering Research
Iván Agudo: Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC
Lucio A. Antonelli: Agenzia Spaziale Italiana
Matteo Bachetti: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari
Luca Baldini: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Wayne H. Baumgartner: NASA Marshall Space Flight Center
Ronaldo Bellazzini: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Stephen D. Bongiorno: NASA Marshall Space Flight Center
Raffaella Bonino: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Alessandro Brez: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Niccolò Bucciantini: INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Fiamma Capitanio: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Simone Castellano: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Elisabetta Cavazzuti: ASI - Agenzia Spaziale Italiana
Chien-Ting Chen: Universities Space Research Association
Stefano Ciprini: Agenzia Spaziale Italiana
Alessandra Rosa: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Ettore Monte: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Niccolò Lalla: Stanford University
Victor Doroshenko: Universität Tübingen
Michal Dovčiak: Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences
Steven R. Ehlert: NASA Marshall Space Flight Center
Yuri Evangelista: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Sergio Fabiani: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Javier A. Garcia: California Institute of Technology
Shuichi Gunji: Yamagata University
Kiyoshi Hayashida: Osaka University
Jeremy Heyl: University of British Columbia
Adam Ingram: Newcastle University
Wataru Iwakiri: Chuo University
Svetlana G. Jorstad: Boston University
Philip Kaaret: NASA Marshall Space Flight Center
Vladimir Karas: Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences
Takao Kitaguchi: RIKEN Cluster for Pioneering Research
Jeffery J. Kolodziejczak: NASA Marshall Space Flight Center
Henric Krawczynski: Washington University in St. Louis
Fabio Monaca: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Luca Latronico: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Ioannis Liodakis: University of Turku
Simone Maldera: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Alberto Manfreda: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Andrea Marinucci: ASI - Agenzia Spaziale Italiana
Alan P. Marscher: Boston University
Herman L. Marshall: Massachusetts Institute of Technology
Francesco Massaro: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Giorgio Matt: Università degli Studi Roma Tre
Ikuyuki Mitsuishi: Nagoya University
Tsunefumi Mizuno: Hiroshima University
Michela Negro: University of Maryland, Baltimore County
C.-Y. Ng: The University of Hong Kong
Stephen L. O’Dell: NASA Marshall Space Flight Center
Nicola Omodei: Stanford University
Chiara Oppedisano: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Alessandro Papitto: INAF Osservatorio Astronomico di Roma
George G. Pavlov: Pennsylvania State University
Abel L. Peirson: Stanford University
Matteo Perri: Agenzia Spaziale Italiana
Melissa Pesce-Rollins: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Maura Pilia: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari
Andrea Possenti: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari
Juri Poutanen: University of Turku
Simonetta Puccetti: Agenzia Spaziale Italiana
Brian D. Ramsey: NASA Marshall Space Flight Center
John Rankin: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Ajay Ratheesh: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Oliver J. Roberts: Universities Space Research Association
Roger W. Romani: Stanford University
Carmelo Sgrò: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Patrick Slane: Harvard & Smithsonian
Gloria Spandre: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Doug Swartz: Universities Space Research Association
Toru Tamagawa: RIKEN Cluster for Pioneering Research
Fabrizio Tavecchio: INAF Osservatorio Astronomico di Brera
Roberto Taverna: Università degli Studi di Padova
Yuzuru Tawara: Nagoya University
Allyn F. Tennant: NASA Marshall Space Flight Center
Nicholas E. Thomas: NASA Marshall Space Flight Center
Francesco Tombesi: Sezione di Roma “Tor Vergata”
Alessio Trois: INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari
Sergey S. Tsygankov: University of Turku
Roberto Turolla: Università degli Studi di Padova
Jacco Vink: University of Amsterdam
Martin C. Weisskopf: NASA Marshall Space Flight Center
Kinwah Wu: University College London
Fei Xie: INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
Silvia Zane: University College London

Nature, 2023, vol. 619, issue 7968, 41-45

Abstract: Abstract The centre of the Milky Way Galaxy hosts a black hole with a solar mass of about 4 million (Sagittarius A* (Sgr A)) that is very quiescent at present with a luminosity many orders of magnitude below those of active galactic nuclei1. Reflection of X-rays from Sgr A* by dense gas in the Galactic Centre region offers a means to study its past flaring activity on timescales of hundreds and thousands of years2. The shape of the X-ray continuum and the strong fluorescent iron line observed from giant molecular clouds in the vicinity of Sgr A* are consistent with the reflection scenario3–5. If this interpretation is correct, the reflected continuum emission should be polarized6. Here we report observations of polarized X-ray emission in the direction of the molecular clouds in the Galactic Centre using the Imaging X-ray Polarimetry Explorer. We measure a polarization degree of 31% ± 11%, and a polarization angle of −48° ± 11°. The polarization angle is consistent with Sgr A* being the primary source of the emission, and the polarization degree implies that some 200 years ago, the X-ray luminosity of Sgr A* was briefly comparable to that of a Seyfert galaxy.

Date: 2023
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