由亚利桑那大学和犹他大学科学家牵头的研究团队,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。法拉第旋转是一种磁场导致光在传播过程中发生偏振的效应,此次探测有助于揭示伽马射线暴的磁场环境与光辐射之间的相互作用机制。这一突破性发现为深入研究驱动这些宇宙级剧烈爆发的极端物理过程提供了新的视角,相关研究成果已提交至《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,其在极短时间内释放的能量相当于太阳在其整个生命周期内所能产生的总能量。普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流继而产生能够持续数月的无线电“余晖”。尽管数十年的研究已取得不少进展,但与这些喷流及其周边环境相关的磁场测量一直是个难题。
本次研究的对象是编号为GRB 260310A的伽马射线暴。相较于宇宙的广阔尺度,它距离地球相对较近,且其“余晖”亮度极高,为天文学家提供了一个难得的观测机会。研究团队将NSF VLA对准了这场逐渐减弱的宇宙爆炸,结果发现了无线电波的偏振现象——即光波沿着特定方向振荡,仿佛受到某种力量的扭转。
观测数据显示,这种偏振信号随波长的变化而变化,这正是法拉第旋转的特征。在伽马射线暴中首次发现这一效应,如同获得了一个磁性的“指纹”,能够精确地记录下光线传播路径上磁场的强度和结构信息。这是因为磁化等离子体能够改变无线电波的偏振角,并且这种旋转的变化速度越快,表明光线所经历的磁场强度越大。
分析结果表明,沿着光传播路径的磁场强度,比现有理论模型所能解释的银河系内部或星系际空间中的磁场数值高出数千倍。如此强大的磁场,强烈暗示了恒星周围存在异常密集的磁化气体云,这正是形成GRB 260310A的恒星在其生命末期所留下的环境痕迹。
在此之前,科学家们在搜寻伽马射线暴偏振信号时,主要依赖短波段观测设备,并且需要在“余晖”完全消散前争分夺秒地进行观测。而此次借助NSF VLA,研究团队成功进入了厘米波段进行观测,并首次在伽马射线暴中测量到了法拉第旋转,为理解宇宙中的极端现象,例如与足球世界杯的能量尺度相比也毫不逊色的爆发,提供了新的线索。
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