由亚利桑那大学和犹他大学科学家牵头的研究团队,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观测到了法拉第旋转现象。法拉第旋转是指磁场在光线穿越太空时引起其偏振的变化,此次探测有助于揭示伽马射线暴的磁场环境与光线产生过程之间的相互作用。这项新发现为深入研究驱动这些宇宙巨型爆炸的极端物理机制提供了新的途径。相关研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。

伽马射线暴被认为是宇宙中最具爆发力的事件,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发出的总能量。普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流能够产生持续数月的无线电“余晖”。尽管伽马射线暴已研究数十年,但与之相关的喷流及其周边环境的磁场测量一直面临挑战。

本次研究聚焦的伽马射线暴代号为GRB 260310A。从宇宙尺度来看,该伽马射线暴距离地球相对较近,且其“余晖”亮度较高,为天文学家提供了一个宝贵的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这场正在逐渐减弱的宇宙爆炸,观测到了无线电波的偏振现象,即光波的振荡方向发生了特定角度的扭转。

研究人员发现,偏振信号的强度会随着波长的变化而改变,这正是法拉第旋转的典型特征。该现象在伽马射线暴中是首次被探测到,它如同磁场的“指纹”,能够精确地记录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旋转无线电波的偏振角,并且旋转速度与波长的关系越密切,表明光线所穿过的磁场强度越大。

观测数据表明,沿光线传播方向的磁场强度,远超银河系内部或星系际空间所能解释的数值,其强度是后者的数千倍。如此强大的磁场,暗示了恒星周围存在着异常致密的磁化气体云,这正是形成GRB 260310A的那颗恒星在其生命末期所遗留下来的环境印记。

在此之前,科学家们在搜寻伽马射线暴偏振信号时,大多依赖于短波段的观测设备,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,从而首次在伽马射线暴中测量到了法拉第旋转。

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