The Astrophysical Journal (Jan 2023)
IXPE and XMM-Newton Observations of the Soft Gamma Repeater SGR 1806–20
- Roberto Turolla,
- Roberto Taverna,
- Gian Luca Israel,
- Fabio Muleri,
- Silvia Zane,
- Matteo Bachetti,
- Jeremy Heyl,
- Alessandro Di Marco,
- Ephraim Gau,
- Henric Krawczynski,
- Mason Ng,
- Andrea Possenti,
- Juri Poutanen,
- Luca Baldini,
- Giorgio Matt,
- Michela Negro,
- Iván Agudo,
- Lucio A. Antonelli,
- Wayne H. Baumgartner,
- Ronaldo Bellazzini,
- Stefano Bianchi,
- Stephen D. Bongiorno,
- Raffaella Bonino,
- Alessandro Brez,
- Niccolò Bucciantini,
- Fiamma Capitanio,
- Simone Castellano,
- Elisabetta Cavazzuti,
- Chieng-Ting Chen,
- Stefano Ciprini,
- Enrico Costa,
- Alessandra De Rosa,
- Ettore Del Monte,
- Laura Di Gesu,
- Niccolò Di Lalla,
- Immacolata Donnarumma,
- Victor Doroshenko,
- Michal Dovčiak,
- Steven R. Ehlert,
- Teruaki Enoto,
- Yuri Evangelista,
- Sergio Fabiani,
- Riccardo Ferrazzoli,
- Javier A. Garcia,
- Shuichi Gunji,
- Kiyoshi Hayashida,
- Wataru Iwakiri,
- Svetlana G. Jorstad,
- Philip Kaaret,
- Vladimir Karas,
- Fabian Kislat,
- Takao Kitaguchi,
- Jeffery J. Kolodziejczak,
- Fabio La Monaca,
- Luca Latronico,
- Ioannis Liodakis,
- Simone Maldera,
- Alberto Manfreda,
- Frédéric Marin,
- Andrea Marinucci,
- Alan P. Marscher,
- Herman L. Marshall,
- Francesco Massaro,
- Ikuyuki Mitsuishi,
- Tsunefumi Mizuno,
- C.-Y. Ng,
- Stephen L. O’Dell,
- Nicola Omodei,
- Chiara Oppedisano,
- Alessandro Papitto,
- George G. Pavlov,
- Abel L. Peirson,
- Matteo Perri,
- Melissa Pesce-Rollins,
- Pierre-Olivier Petrucci,
- Maura Pilia,
- Simonetta Puccetti,
- Brian D. Ramsey,
- John Rankin,
- Ajay Ratheesh,
- Oliver J. Roberts,
- Roger W. Romani,
- Carmelo Sgró,
- Patrick Slane,
- Paolo Soffitta,
- Gloria Spandre,
- Douglas A. Swartz,
- Toru Tamagawa,
- Fabrizio Tavecchio,
- Yuzuru Tawara,
- Allyn F. Tennant,
- Nicholas E. Thomas,
- Francesco Tombesi,
- Alessio Trois,
- Sergey S. Tsygankov,
- Jacco Vink,
- Martin C. Weisskopf,
- Kinwah Wu,
- Fei Xie
Affiliations
- Roberto Turolla
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Padova , Via Marzolo 8, I-35131 Padova, Italy ; [email protected]; Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- Roberto Taverna
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Padova , Via Marzolo 8, I-35131 Padova, Italy ; [email protected]
- Gian Luca Israel
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Roma , via Frascati 33, I-00078 Monteporzio Catone, Italy
- Fabio Muleri
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Silvia Zane
- ORCiD
- Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- Matteo Bachetti
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Jeremy Heyl
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia , Vancouver, BC V6T 1Z1, Canada
- Alessandro Di Marco
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Ephraim Gau
- ORCiD
- Physics Department and McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University in St. Louis , St. Louis, MO 63130, USA
- Henric Krawczynski
- ORCiD
- Physics Department and McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University in St. Louis , St. Louis, MO 63130, USA
- Mason Ng
- ORCiD
- MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research , Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
- Andrea Possenti
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Juri Poutanen
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, FI-20014 University of Turku , Finland
- Luca Baldini
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy; Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3 , I-56127 Pisa, Italy
- Giorgio Matt
- ORCiD
- Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi Roma Tre , Via della Vasca Navale 84, I-00146 Roma, Italy
- Michela Negro
- ORCiD
- University of Maryland , Baltimore County, Baltimore, MD 21250, USA; NASA Goddard Space Flight Center , Greenbelt, MD 20771, USA; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology , NASA/GSFC, Greenbelt, MD 20771, USA
- Iván Agudo
- ORCiD
- Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC , Glorieta de la Astronomía s/n, E-18008, Granada, Spain
- Lucio A. Antonelli
- ORCiD
- Space Science Data Center , Agenzia Spaziale Italiana, Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy; INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy
- Wayne H. Baumgartner
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Ronaldo Bellazzini
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Stefano Bianchi
- ORCiD
- Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi Roma Tre , Via della Vasca Navale 84, I-00146 Roma, Italy
- Stephen D. Bongiorno
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Raffaella Bonino
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino , Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alessandro Brez
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Niccolò Bucciantini
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo Enrico Fermi 5 , I-50125 Firenze, Italy; Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze , Via Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino (FI), Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze , Via Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino (FI), Italy
- Fiamma Capitanio
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Simone Castellano
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Elisabetta Cavazzuti
- ORCiD
- Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Chieng-Ting Chen
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA; Universities Space Research Association (USRA) , USA
- Stefano Ciprini
- ORCiD
- Space Science Data Center , Agenzia Spaziale Italiana, Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Roma Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
- Enrico Costa
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Alessandra De Rosa
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Ettore Del Monte
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Laura Di Gesu
- ORCiD
- Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Niccolò Di Lalla
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Immacolata Donnarumma
- ORCiD
- Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Victor Doroshenko
- ORCiD
- Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen , Sand 1, D-72076 Tübingen, Germany
- Michal Dovčiak
- ORCiD
- Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences , Boční II 1401/1, 14100 Praha 4, Czech Republic
- Steven R. Ehlert
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Teruaki Enoto
- ORCiD
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
- Yuri Evangelista
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Sergio Fabiani
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Riccardo Ferrazzoli
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Javier A. Garcia
- ORCiD
- California Institute of Technology , Pasadena, CA 91125, USA
- Shuichi Gunji
- ORCiD
- Yamagata University , 1-4-12 Kojirakawa-machi, Yamagata-shi 990-8560, Japan
- Kiyoshi Hayashida
- Osaka University , 1-1 Yamadaoka, Suita, Osaka 565-0871, Japan
- Wataru Iwakiri
- ORCiD
- International Center for Hadron Astrophysics, Chiba University , Chiba 263-8522, Japan
- Svetlana G. Jorstad
- ORCiD
- Institute for Astrophysical Research, Boston University , 725 Commonwealth Avenue, Boston, MA 02215, USA; Department of Astrophysics, St. Petersburg State University , Universitetsky pr. 28, Petrodvoretz, 198504 St. Petersburg, Russia
- Philip Kaaret
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA; University of Iowa, Department of Physics and Astronomy , Van Allen Hall, 30 North Dubuque Street, Iowa City, IA 52242, USA
- Vladimir Karas
- ORCiD
- Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences , Boční II 1401/1, 14100 Praha 4, Czech Republic
- Fabian Kislat
- ORCiD
- University of New Hampshire, Department of Physics & Astronomy, Space Science Center, Morse Hall , Room 311, 8 College Road, Durham, NH 03824, USA
- Takao Kitaguchi
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
- Jeffery J. Kolodziejczak
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Fabio La Monaca
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Luca Latronico
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Ioannis Liodakis
- ORCiD
- Finnish Centre for Astronomy with ESO, FI-20014 University of Turku , Finland
- Simone Maldera
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alberto Manfreda
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Frédéric Marin
- ORCiD
- Université de Strasbourg , CNRS, Observatoire Astronomique de Strasbourg, UMR 7550, F-67000 Strasbourg, France
- Andrea Marinucci
- ORCiD
- Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Alan P. Marscher
- ORCiD
- Institute for Astrophysical Research, Boston University , 725 Commonwealth Avenue, Boston, MA 02215, USA
- Herman L. Marshall
- ORCiD
- MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research , Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
- Francesco Massaro
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino , Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Ikuyuki Mitsuishi
- Graduate School of Science, Division of Particle and Astrophysical Science, Nagoya University , Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8602, Japan
- Tsunefumi Mizuno
- ORCiD
- Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University , 1-3-1 Kagamiyama, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan
- C.-Y. Ng
- ORCiD
- Department of Physics, The University of Hong Kong , Pokfulam, Hong Kong
- Stephen L. O’Dell
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Nicola Omodei
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Chiara Oppedisano
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alessandro Papitto
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy
- George G. Pavlov
- ORCiD
- Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University , University Park, PA 16802, USA
- Abel L. Peirson
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Matteo Perri
- ORCiD
- Space Science Data Center , Agenzia Spaziale Italiana, Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy; INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy
- Melissa Pesce-Rollins
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Pierre-Olivier Petrucci
- ORCiD
- Université Grenoble Alpes , CNRS, IPAG, F-38000 Grenoble, France
- Maura Pilia
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Simonetta Puccetti
- ORCiD
- Space Science Data Center , Agenzia Spaziale Italiana, Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Brian D. Ramsey
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- John Rankin
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Ajay Ratheesh
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Oliver J. Roberts
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA; Universities Space Research Association (USRA) , USA
- Roger W. Romani
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Carmelo Sgró
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Patrick Slane
- ORCiD
- Center for Astrophysics , Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USA
- Paolo Soffitta
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Gloria Spandre
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Douglas A. Swartz
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA; Universities Space Research Association (USRA) , USA
- Toru Tamagawa
- ORCiD
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan; RIKEN Nishina Center , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan; Department of Physics, Tokyo University of Science , 1-3 Kagurazaka, Shinjuku, Tokyo 162-8601, Japan
- Fabrizio Tavecchio
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Brera , Via E. Bianchi 46, I-23807 Merate (LC), Italy
- Yuzuru Tawara
- Graduate School of Science, Division of Particle and Astrophysical Science, Nagoya University , Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8602, Japan
- Allyn F. Tennant
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Nicholas E. Thomas
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Francesco Tombesi
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Roma Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy; Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy; Department of Astronomy, University of Maryland , College Park, MD 20742, USA
- Alessio Trois
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Sergey S. Tsygankov
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, FI-20014 University of Turku , Finland
- Jacco Vink
- ORCiD
- Anton Pannekoek Institute for Astronomy & GRAPPA, University of Amsterdam , Science Park 904, 1098 XH Amsterdam, The Netherlands
- Martin C. Weisskopf
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Kinwah Wu
- ORCiD
- Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- Fei Xie
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy; Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University , Nanning 530004, People’s Republic of China
- DOI
- https://doi.org/10.3847/1538-4357/aced05
- Journal volume & issue
-
Vol. 954,
no. 1
p. 88
Abstract
Recent observations with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) of two anomalous X-ray pulsars provided evidence that X-ray emission from magnetar sources is strongly polarized. Here we report on the joint IXPE and XMM-Newton observations of the soft γ -repeater SGR 1806–20. The spectral and timing properties of SGR 1806–20 derived from XMM-Newton data are in broad agreement with previous measurements; however, we found the source at an all-time low persistent flux level. No significant polarization was measured apart from the 4–5 keV energy range, where a probable detection with PD = 31.6% ± 10.5% and $\mathrm{PA}=-17\buildrel{\circ}\over{.} {6}_{-15\buildrel{\circ}\over{.} 0}^{+15\buildrel{\circ}\over{.} 5}$ was obtained. The resulting polarization signal, together with the upper limits we derive at lower and higher energies (2–4 and 5–8 keV, respectively), is compatible with a picture in which thermal radiation from the condensed star surface is reprocessed by resonant Compton scattering in the magnetosphere, similar to what was proposed for the bright magnetar 4U 0142+61.
Keywords