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,成功首次在伽马射线暴中观测到了法拉第旋转现象。此现象表明磁场在光线穿越太空时会引起其偏振。这项成果为理解伽马射线暴产生的机制以及其磁环境与光辐射之间的相互作用提供了新的视角,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破坏性的事件,能在极短时间内释放出相当于太阳一生总能量的巨大能量。科学家们推测,这些爆发会产生接近光速的粒子喷流,而这些喷流在数月内会产生无线电“余晖”。尽管伽马射线暴已成为研究对象数十年,但与之相关的喷流及其周边环境的磁场一直难以精确测量。

本次研究关注的伽马射线暴代号为GRB 260310A。该事件在宇宙尺度上距离地球相对较近,其产生的“余晖”也足够明亮,为科学家们提供了宝贵的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这一正在衰减的爆发事件,并观察到其发出的无线电波呈现出偏振状态,即光波的振动方向发生了特定角度的扭转。

此次探测到的偏振信号随波长发生变化,这是法拉第旋转的典型特征。在伽马射线暴中观测到这一现象尚属首次。法拉第旋转如同磁场的“签名”,能够精确地反映出光线传播路径上的磁场强度和结构。这是因为磁化等离子体能够旋转无线电波的偏振角,旋转速度与波长的关系越密切,表明光线所穿越的磁场强度越大。

观测数据显示,沿光线路径的磁场强度远超银河系内部或星系际空间所能解释的范围,其数值高出数千倍。如此强大的磁场表明,在GRB 260310A爆发的恒星周围存在着异常密集且磁化的气体云,这是该恒星自身环境的遗留痕迹。

在此之前,天文学家们在寻找伽马射线暴偏振信号时,主要依赖短波段的观测设备,并且需要争分夺秒地在“余晖”消失前完成观测。而现在,借助NSF VLA望远镜,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。