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伽马射线暴的法拉第旋转首次探测到

由亚利桑那大学和犹他大学的科学家们牵头的一个研究团队,运用美国国家科学基金会甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在伽马射线暴现象中观测到了法拉第旋转。法拉第旋转是指磁场在光线穿越太空时引起其偏振发生改变的效应,此次探测有助于理解伽马射线暴的磁场环境与光线产生之间的相互作用。此项研究成果为深入探究驱动这些宇宙大爆炸的极端物理机制提供了新的途径。相关研究报告已提交给《天体物理学杂志快报》。

伽马射线暴是宇宙中最具爆发力的事件,能在短时间内释放出相当于太阳在其整个生命周期内所能发出能量的总和。目前普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流在数月内会形成持续的无线电“余晖”。尽管经过了数十年的研究,与这些喷流及其周边环境相关的磁场强度一直难以精确测量。

本次研究的对象是一个编号为GRB 260310A的伽马射线暴。从宇宙距离来看,它相对靠近地球,并且其“余晖”信号十分明亮,这为天文学家提供了一个难得的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这个正在逐渐减弱的爆炸事件,结果发现其发出的无线电波出现了偏振现象——即光波的振荡方向发生了一致性的改变,仿佛受到了某种力量的牵引。

科学家们观察到,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典型特征。此前,法拉第旋转从未在伽马射线暴中被观测到。它如同一个独特的磁性“印记”,能够精确地记录下光线在传播过程中所经过的磁场的强度和结构。这是因为磁化等离子体能够旋转无线电波的偏振角,并且旋转速度与波长的关系越紧密,表明光线所穿过的磁场越强。

分析数据显示,沿着光线传播路径上的磁场强度,比银河系内部或星系际空间所能解释的数值要高出数千倍。如此强大的磁场,暗示了在爆发源恒星周围存在着密度极高的磁化气体云,这是该恒星在形成GRB 260310A之前的环境留下的痕迹。

在此之前,天文学家在搜寻伽马射线暴偏振信号时,大多依赖于短波段观测设备,并且需要在“余晖”信号消失前迅速完成观测。而此次借助NSF VLA,研究人员能够观测厘米波段,并首次成功测量到了伽马射线暴中的法拉第旋转现象。(记者刘霞)

5 Comments

  1. Itachi Uchiha
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    Oct 03, 2020

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