美国亚利桑那大学和犹他大学的科学家们领导了一个研究团队,他们借助美国国家科学基金会甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在伽马射线暴中观测到了法拉第旋转现象。这种现象是指磁场在太空中影响光线传播时,导致其偏振发生改变。通过这一发现,研究人员得以了解伽马射线暴产生的磁场环境与光线生成过程之间的相互作用,为深入研究驱动这些宇宙剧烈爆炸的极端物理机制提供了新的途径。该研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。
伽马射线暴被认为是宇宙中最强大的爆炸事件,其在短时间内释放的能量相当于太阳在其整个生命周期内所发出的总能量。天文学家普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流随后会形成持续数月的无线电“余晖”。尽管经过多年的研究,但与这些喷流及其周边环境相关的磁场一直难以精确测量。
本次研究的对象为伽马射线暴GRB 260310A。相较于宇宙中的其他天体,该伽马射线暴距离地球相对较近,并且其“余晖”亮度较高,这为天文学家提供了一个难得的观测机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这场正在逐渐减弱的爆炸,结果发现其发出的无线电波发生了偏振,即光波的振动方向发生了有规律的旋转。
研究人员注意到,这种偏振信号会随着无线电波的波长发生变化,这正是法拉第旋转的特征。此前,在伽马射线暴中尚未观测到此类现象。法拉第旋转如同磁场的“指纹”,能够精确地记录光线传播路径上磁场的强度和结构。其原理是,磁化等离子体会使无线电波的偏振角发生旋转,旋转速度越快,表明光线所经过的磁场强度越大。
观测数据表明,沿光线传播路径的磁场强度,比在银河系内部或星系际空间中已知的磁场强度高出数千倍。如此强大的磁场,暗示了其可能源于恒星周围异常密集的磁化气体云,这正是引发GRB 260310A爆发的那颗恒星所处的环境遗迹。
在此之前,科学家们在寻找伽马射线暴偏振信号时,主要依赖于短波段的观测设备,并且需要在“余晖”消失之前迅速完成观测。而现在,借助NSF VLA望远镜,研究团队能够进行厘米波段的观测,并首次在伽马射线暴中成功测量到了法拉第旋转。





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