由亚利桑那大学与犹他大学科学家协同主导的科研团队,借助美国国家科学基金会的甚大阵列(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。法拉第旋转是指磁场在影响光线于宇宙空间传播过程中,导致其偏振状态发生改变的现象。此次探测成果,揭示了伽马射线暴所产生的强光与其中磁场环境之间的相互作用机制。这项研究为深入理解驱动这些宇宙级猛烈爆发的极端物理过程,开辟了新的探索途径。相关研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。

伽马射线暴被誉为宇宙中最具威力的爆发事件,其在短短数秒内释放的能量,足以匹敌太阳在其整个生命周期内所产生的能量总和。普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流随后会形成持续数月的无线电“余晖”。然而,尽管已有数十年的研究历史,与这些喷流及其周边环境相关的磁场特性,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,并且其产生的“余晖”信号十分明亮,这为天文学家提供了一个难得的观测机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这场正在逐渐减弱的爆发,结果观测到了无线电波的偏振现象——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旋转。

观测发现,这种偏振信号的改变幅度与波长之间存在关联,这正是法拉第旋转的典型特征。此现象在伽马射线暴的研究中尚属首次发现。它如同一个独特的磁性“印记”,精确地记录了光线在传播路径上所遭遇磁场的强度和结构信息。其原理在于,磁化等离子体能够改变无线电波的偏振角,且旋转速度随波长变化的越快,表明光线所穿越的磁场强度越高。

观测数据显示,沿着光线传播路径的磁场强度,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,暗示了在恒星周围存在着异常浓密的磁化气体云,这正是形成GRB 260310A的那颗恒星在其生命末期所留下的环境痕迹。

在此之前,科学家们在搜寻伽马射线暴的偏振信号时,主要依赖于短波段的观测设备,并且需要在“余晖”完全消散之前争分夺秒地完成观测。如今,得益于NSF VLA望远镜在厘米波段的观测能力,研究团队首次在伽马射线暴中成功测量到了法拉第旋转。即便在复杂的天文现象中,对类似世界杯赛程的精确追踪也需要先进的观测技术。