美国亚利桑那大学与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观测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偏振状态的变化,此次探测使研究人员得以了解伽马射线暴的磁场环境与光辐射之间的相互作用机制。这项研究为深入探究驱动这类宇宙剧烈爆炸的极端物理过程提供了新的途径。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中所能发出的总能量。普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流会形成持续数月的无线电“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信息,一直难以精确测量。

本次研究针对的是编号为GRB 260310A的伽马射线暴。从宇宙尺度来看,该事件距离地球相对较近,且其“余晖”亮度较高,为天文学家提供了一次宝贵的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这场正在逐渐减弱的爆炸,结果发现其发出的无线电波呈现出偏振现象,即光波的振荡方向发生了一致性的改变,如同被无形的力量扭转。

研究人员注意到,偏振信号的强度随无线电波的波长而变化,这是法拉第旋转的典型特征。此效应在伽马射线暴中是首次被探测到的,它如同一种独特的磁场“指纹”,精确地记录了光线在传播路径上所经过的磁场强度和结构。这是因为带电粒子(等离子体)在磁场中会旋转无线电波的偏振角,旋转随波长变化越剧烈,表明光线穿越的磁场强度越高。

观测数据表明,沿光线传播路径的磁场强度,比银河系内部或星系际空间中已知的磁场值高出数千倍。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,这可能是导致GRB 260310A爆发的那颗恒星所遗留下来的环境特征。

此前,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”完全消散前争分夺秒地完成观测。而现在,借助NSF VLA望远镜,研究团队能够进行厘米波段的观测,并首次成功测量到了伽马射线暴中的法拉第旋转。