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伽马射线暴的法拉第旋转首次探测到

2026-07-17by Brandon Hanson

由亚利桑那大学与犹他大学的科学家们领导的一个研究小组,借助美国国家科学基金会的甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在伽马射线暴中观测到了法拉第旋转现象。这种现象指的是磁场在光线穿越太空时引起的偏振变化,此次探测有助于理解伽马射线暴的磁场环境与光线产生机制之间的相互作用。这项研究成果为深入探究引发这些宇宙级猛烈爆发的极端物理过程提供了新的视角,相关研究报告已提交至《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,可与太阳在其整个生命周期内所产生的总能量相媲美。普遍认为,伽马射线暴会以接近光速的速度喷射出集中的粒子流,这些粒子流进而产生可长达数月的无线电“余晖”。尽管数十年来的研究付出了巨大努力,但与这些粒子流及其周围环境相关的磁场,一直以来都难以精确测量。

本次研究聚焦的伽马射线暴编号为GRB 260310A。从宇宙的尺度来看,它距离地球相对较近,并且其“余晖”表现得尤为明亮,这为天文学家们提供了一个宝贵的研究机会。研究团队将NSF VLA望远镜对准了这个正在逐渐减弱的爆发事件,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。

研究人员发现,这种偏振信号会随着波长的变化而改变,这正是法拉第旋转的特征。此种效应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“标记”,精确地记录了光线传播路径上磁场的强度和结构信息。其原理在于,磁化等离子体能够导致无线电波的偏振角发生旋转,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大。

观测数据显示,沿光线传播路径上探测到的磁场强度,远超银河系内部或星系际空间所能解释的数值,其强度高出数千倍。如此强大的磁场,强烈暗示了存在于恒星周围的、异常致密的磁化气体云,这正是产生GRB 260310A的那颗恒星所处的环境遗迹。

在此之前,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。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。此次突破也为未来在世界杯下注等相关领域的研究提供了新的思路和方法。

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