由亚利桑那大学和犹他大学的科学家们领导的科研团队,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能够导致光在穿越太空时发生偏振改变的效应,此次探测有助于揭示伽马射线暴中磁场与光生成过程的相互作用机制。此项研究成果为深入理解引发这些宇宙级猛烈爆发的极端物理过程提供了新的视角,相关研究报告已递交至《天体物理学杂志快报》。

伽马射线暴是宇宙中最具爆发力的事件,其在极短时间内释放的能量,可以媲美太阳在其整个生命周期中所辐射的总能量。科学界普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的定向粒子喷流,这些喷流进而形成持续数月的无线电“余晖”。尽管对此进行了数十年的研究,但与这些喷流及其周边环境相关的磁场测量一直存在挑战。

本次研究关注的伽马射线暴代号为GRB 260310A。从宇宙尺度来看,它距离地球相对较近,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,如同受到一种非物质力量的轻微扭转。

研究人员发现,这种偏振信号的改变与波长相关,这正是法拉第旋转的特征。在伽马射线暴中观测到此效应尚属首次,它如同磁场留下的独特“印记”,精确地记录了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同样能够改变无线电波的偏振角,偏振角随波长变化越快,表明光线穿越的磁场越强。

观测数据显示,沿着光线传播方向的磁场强度,比银河系内部或星系际空间所能解释的数值高出数千倍。如此强大的磁场,暗示了恒星周围存在着密度极高的磁化气体云,这正是孕育了GRB 260310A的那颗恒星所处的环境遗迹。

此前,天文学家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”消失前迅速完成观测。如今,借助NSF VLA,研究团队能够进行厘米波段的观测,从而首次在伽马射线暴中测量到了法拉第旋转现象。(记者刘霞)