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天文学家首先在伽马射线爆发射流中探测到极化无线电波

先进的科学设备让科学家们能够用射电望远镜观察伽马射线爆发射流,并首次探测到其内部无线电波的极化,使我们了解到导致宇宙最强大爆炸的原因。

伽马射线爆发射流

伽玛射线爆发(GRBs)是宇宙中最具活力的爆炸,射出强大的射流,以超过99.9%的光速穿过太空,作为一颗比我们的太阳在其生命结束时坍塌的巨星更加巨大一个黑洞。

研究来自Gamma Ray Burst喷射的光线,当我们检测到它穿越太空时,我们最好的理解是如何形成这些强大的喷流。但科学家需要快速将望远镜放到适当位置并获得最佳数据。新一代先进的射电望远镜可以探测到爆发射流产生的极化无线电波,为这一谜团提供了新的线索。

这个特殊事件的光,被称为GRB 190114C,在大约45亿年前以数百万太阳的TNT力量爆发,于2019114日到达美国宇航局的Neil Gehrels Swift天文台。来自斯威夫特的快速警报让研究小组从智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)望远镜在斯威夫特发现它后两小时观察爆炸。两小时后,该团队在美国新墨西哥州可以看到Karl G. Jansky超大阵列(VLA)望远镜观察GRB

结合这些天文台的测量结果,研究小组可以确定射流本身内磁场的结构,从而影响无线电射线的极化方式。理论根据场的来源预测射流内磁场的不同排列,因此捕获无线电数据使研究人员能够首次用望远镜观察这些理论。

来自巴斯大学,西北大学,以色列开放大学,哈佛大学,萨克拉门托加州州立大学,加兴马克斯普朗克研究所和利物浦约翰摩尔斯大学的研究小组发现,只有0.8%的喷射灯是极化,意味着射流的磁场仅在相对较小的贴片上排序 - 每个小于射流直径的约1%。较大的贴片会产生更多的偏振光。

这些测量结果表明,磁场可能在GRB喷气机中发挥的作用比以前认为的要小。这有助于我们缩小对这些异常爆炸的原因和能力的可能解释。该研究发表在Astrophysical Journal Letters上。

来自巴斯大学天体物理学组的第一作者Tanmoy Laskar博士说:我们想要了解为什么有些恒星在它们死亡时产生这些非凡的喷气机,以及这些喷气机燃烧的机制 - 宇宙中最快的流出物,以接近光线的速度移动,闪耀着超过十亿个太阳的惊人光度。我在前往芝加哥奥黑尔机场的途中乘坐出租车,在爆炸发生后与他们一同接受采访。此事件的极端亮度以及在智利可见的事实使其成为主要目标对于我们的研究,所以我立即联系ALMA说我们将要观察这个,希望能够检测到第一个无线电极化信号。幸运的是,在智利的ALMA和新墨西哥州的VLA中,目标很好地被放置在天空中。这两个设施反应迅速,天气非常好。然后,我们花了两个月的时间进行艰苦的工作以确保我们的目标。测量是真实的,没有仪器效果。一切都检查出来,这是令人兴奋的。

领导VLA观测的凯特·亚历山大博士说:来自VLA的频率较低的数据有助于证实我们看到的是来自喷气机本身的光,而不是来自喷气机与其环境的相互作用。拉斯卡博士补充说:“这一测量为GRB科学和高能天体物理射流的研究打开了一扇新的窗口。我们想了解在这一事件中测量的低水平极化是否是所有GRB的特征,如果是,那么这是什么可以告诉我们GRB喷气机中的磁结构以及磁场在整个宇宙中为喷气机供电的作用。

巴斯大学天体物理学系主任Carole Mundell教授补充说:“ALMA的精确灵敏度和望远镜的快速响应首次使我们能够快速准确地测量GRB微波的极化程度。爆炸发生后两小时的余辉,探测被认为能够驱动这些强大的超快速流出的磁场。”

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