一支由亚利桑那大学和犹他大学的科学家牵头的研究队伍,运用美国国家科学基金会甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在伽马射线暴事件中捕捉到了法拉第旋转的迹象。法拉第旋转是一种现象,当光线穿过太空时,磁场会改变其偏振方向。这项突破性的观测揭示了伽马射线暴产生的磁场环境与光线生成过程之间的互动机制,为深入理解驱动这些宇宙级爆炸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具爆发力的事件,它们能在极短的时间内释放出相当于太阳在其整个生命周期中所能产生的能量的总和。天文学家普遍认为,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”。尽管经过数十年的深入研究,但与这些喷流及其周围环境相关的磁场强度一直难以精确测量。
本次研究聚焦的伽马射线暴编号为GRB 260310A。从宇宙尺度的角度来看,该事件距离地球相对较近,并且其“余晖”信号尤为明亮,这为天文学家提供了一个宝贵的研究机会。研究团队随即调转NSF VLA望远镜对准了这场正在逐渐减弱的爆炸,并观察到其释放的无线电波表现出偏振现象,即光波沿着特定方向振荡,仿佛受到某种力量的牵引而发生扭转。
此次观测的关键在于,研究团队发现了偏振信号随波长发生变化,这正是法拉第旋转的典型特征。这种在伽马射线暴现象中前所未见的效应,如同一个独特的磁性“印记”,精确地记录了光线在传播过程中所经历的磁场强度和结构信息。这是因为磁化等离子体也能够改变无线电波的偏振角,并且这种旋转变化的速度与光线穿过的磁场强度成正比。
观测数据显示,沿光线路径所存在的磁场强度,比银河系内部或星系际空间已知的磁场数值要高出数千倍。如此强大的磁场暗示着,在恒星周围存在着异常浓密的磁化气体云,这很可能是形成GRB 260310A的那颗恒星在爆发前所处的环境遗留下的痕迹。
在此之前,科学家们在搜寻伽马射线暴偏振信号时,主要依赖于短波段观测设备,并且需要在“余晖”信号完全消失之前争分夺秒地进行观测。如今,借助NSF VLA的先进能力,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,为未来的世界杯直播相关天文观测提供了新的技术手段。(记者刘霞)




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