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巨大恒星爆炸形成喷流,科学家首次探测到伽玛暴射电偏振信号

2019年6月23日7:50 环球解密

    美国西北大学(Northwester University)的研究显示,天文学家首次捕获遥远伽玛暴的射电偏振信号。

    这项新发现刊载于2019年6月13日的《天体物理期刊通讯》。

    伽玛暴(Gamma Ray Burst,又称伽玛射线暴)是宇宙中已知最恐怖的恒星解体爆炸。它是由于比太阳大得多的恒星在生命结束时爆炸导致。恒星的核心部分则坍塌形成一个黑洞。

    伽玛暴会喷出接近光速的强大等离子体喷流,并且在短时间内发出远远超过整个星系亮度的超强伽玛射线。目前科学家还不理解为什么只有少数恒星会爆炸形成伽玛暴。

    “我们知道只有极小部分(不到1%)的大质量恒星在坍塌时形成伽玛暴并造成喷流”,文章作者之一、西北大学的拉菲拉‧马古蒂(Raffaella Margutti)教授说,“但我们还不知道它们是由于什么样的极端条件造成了喷流,以及为什么只有极少数恒星会这样。”

    偏振信号可以直接测定天体的磁场结构,从而帮助天文学家了解各种天体系统的磁场以及辐射。由于这次发现的伽玛暴在射电波段非常明亮,科学家得以测定射电波段的偏振信号。

    “这项新观测为伽玛暴的研究以及高能喷流研究打开了一扇新窗口。”文章第一作者、英国巴斯大学(University of Bath)博士后研究员坦莫尼‧拉斯卡(Tanmoy Laskar)博士说,“我们想知道这次发现的低偏振度是否是所有伽玛暴的特征,以及喷流中的磁场强度和结构在喷流中起到了怎样的作用。”

    这次观测的伽玛暴编号为GRB 190114C,位于天炉座。距离地球约70亿光年。爆炸发生后,研究团队使用位于智利的阿塔卡马大型射电望远镜阵(ALMA)搜索爆炸产生的射电信号。

    “磁场在宇宙中无处不在,但它们一般很难被束缚。”文章作者之一、西北大学教授方闻煇(Wen-Fai Fong,音译)说,“事实上,我们能够发现它们的存在就是令人难以置信的,更不用说是在伽玛暴中发现。”

    研究团队观测了伽玛暴的线偏振度。这个参数反映了喷流中具有规则磁场的斑块大小。经过分析,研究团队得到了0.8%的线偏振度。虽然这个数值看似很低,但考虑到伽玛暴喷流体积巨大,这意味着喷流中的磁场斑块和太阳系的大小接近。

    “位于新墨西哥州的超大望远镜阵(VLA)的低频射电观测数据,帮助确认我们看到的偏振是来自喷流本身,而不是其周围的环境。”文章作者之一、西北大学博士后以及爱因斯坦奖学金获得者凯特‧亚历山大(Kate Alexander)博士说。

    “这是一个非常了不起的观测结果”, 马古蒂说,“无论是技术方面,还是对伽玛暴,我们宇宙中已知的最明亮高能天体的磁场性质研究都具有深刻科学意义。”

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