由亚利桑那大学和犹他大学科学家牵头的一个研究小组,借助美国国家科学基金会甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在一次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光线穿过太空时引起的偏振变化,此次探测为理解伽马射线暴的磁性环境与光辐射之间的相互作用提供了新视角,并为研究驱动这些剧烈宇宙事件的极端物理过程开辟了新的途径。相关研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。
伽马射线暴是宇宙中能量最为集中的爆发事件,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能产生的能量。通常认为,伽马射线暴会产生近乎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,但与这些喷流及其周围环境相关的磁场一直难以精确测量。
本次研究的对象伽马射线暴被编号为GRB 260310A。从宇宙尺度来看,该事件距离地球相对较近,并且其“余晖”亮度足够高,为天文学家提供了一个宝贵的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这场逐渐减弱的爆发,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特定的改变,如同被某种力量轻微扭转。
此次观测到的偏振信号随波长变化而呈现出规律性,这正是法拉第旋转的特征。在伽马射线暴中发现此类现象尚属首次,它如同一个独特的磁性“签名”,精确地记录了光线传播路径上的磁场强度和结构信息。这是因为磁化等离子体能够改变无线电波的偏振角,并且这种旋转变化的速度与波长之间存在关联,旋转变化越快,表明光线所穿越的磁场强度越高。
探测数据显示,沿光线传播路径上的磁场强度,远超银河系内部或星系际空间所能解释的范围,其数值可能高出数千倍。如此强大的磁场,暗示了恒星周围存在着异常稠密的磁化气体云,这被认为是形成GRB 260310A的那颗恒星所处的环境留下的印记。
在此之前,科学家们在搜寻伽马射线暴偏振信号时,主要依赖短波段的观测设备,并且需要在“余晖”完全消散前迅速完成观测。而此次借助NSF VLA望远镜,研究团队成功进入了厘米波段进行观测,首次在伽马射线暴中测量到了法拉第旋转。这项发现对于理解类似足球世界杯般宏大宇宙事件的物理机制具有重要意义。





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