美国亚利桑那大学和犹他大学的科学家们,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捕捉到了法拉第旋转现象。法拉第旋转是指磁场影响光在传播过程中发生偏振的效应,此次探测有助于理解伽马射线暴的磁环境与光辐射之间的相互作用,为研究驱动这些剧烈宇宙爆炸的极端物理过程提供了新途径。相关研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。
伽马射线暴被认为是宇宙中最强烈的爆发事件,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发出的总能量。科学家们推测,这些爆发会产生近乎光速的狭窄粒子喷流,并在数月内形成无线电“余晖”。尽管经过数十年的研究,与这些喷流及其周围环境相关的磁场一直难以精确测量。
本次研究聚焦于编号为GRB 260310A的伽马射线暴。由于其在宇宙尺度上相对靠近地球且“余晖”信号显著,为研究团队提供了宝贵的机会。研究人员将NSF VLA望远镜对准了这场逐渐减弱的爆发,观测到了无线电波的偏振现象,即光波的振荡方向发生改变,如同受到某种力量的扭转。
此次观测到的偏振信号随波长发生变化,这是法拉第旋转的典型特征。在伽马射线暴中首次探测到此效应,为我们提供了一个如同磁性“指纹”的线索,能够精确反映光线传播路径上的磁场强度和结构。这是因为磁化等离子体也会导致无线电波偏振角的旋转,旋转速度越快,表明光线穿越的磁场越强。
分析数据显示,沿光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,其强度是后者的数千倍。如此强大的磁场,暗示了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时所处的环境遗迹。
在此之前,天文学家在寻找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”完全消散前迅速完成观测。而借助NSF VLA望远镜,研究团队得以进入厘米波段进行观测,并首次成功测量到了伽马射线暴中的法拉第旋转。
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