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巨變中的宇宙——首次探測伽瑪暴射電偏振信號

這次觀測的伽瑪暴編號為GRB 190114C,位於天爐座。距離地球約70億光年。爆炸發生後,研究團隊使用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)搜索爆炸產生的射電信號。(ALMA /WikiMedia Commons)
這次觀測的伽瑪暴編號為GRB 190114C,位於天爐座。距離地球約70億光年。爆炸發生後,研究團隊使用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)搜索爆炸產生的射電信號。(ALMA /WikiMedia Commons)

文/記者蕭路
美國西北大學(Northwestem University)的研究顯示,天文學家首次捕獲遙遠伽瑪暴的射電偏振信號。這項新發現刊載於《天文物理期刊通訊》。

伽瑪暴(Gamma Ray Burst,又稱伽瑪射線暴)是宇宙中已知最恐怖的恆星解體爆炸。它是由於比太陽大得多的恆星在生命結束時爆炸導致。恆星的核心部分則坍塌形成一個黑洞。

伽瑪暴會噴出接近光速的強大等離子體噴流,並且在短時間內發出遠遠超過整個星系亮度的超強伽瑪射線。目前科學家還不理解為什麽只有少數恆星會爆炸形成伽瑪暴。

「我們知道只有極小部分(不到1%)的大質量恆星在坍塌時形成伽瑪暴並造成噴流」,文章作者之一、西北大學的拉菲拉・馬古蒂(Raffaella Margutti)教授說,「但我們還不知道它們是由於什麽樣的極端條件造成了噴流,以及為什麼只有極少數恆星會這樣。」

偏振信號可以直接測定天體的磁場結構,從而幫助天文學家了解各種天體系統的磁場以及輻射。由於這次發現的伽瑪暴在射電波段非常明亮,科學家得以測定射電波段的偏振信號。

「這項新觀測為伽瑪暴的研究以及高能噴流研究打開了一扇新窗口。」文章第一作者、英國巴斯大學(University of Bath)博士後研究員坦莫尼・拉斯卡(Tanmoy Laskar)博士說,「我們想知道這次發現的低偏振度是否是所有伽瑪暴的特徵,以及噴流中的磁場強度和結構在噴流中起到了怎樣的作用。」

這次觀測的伽瑪暴編號為GRB 190114C,位於天爐座。距離地球約70億光年。爆炸發生後,研究團隊使用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)搜索爆炸產生的射電信號。

「磁場在宇宙中無處不在,但它們一般很難被束縛。」文章作者之一、西北大學教授方聞煇(Wen-Fai Fong,音譯)說,「事實上,我們能夠發現它們的存在就是令人難以置信的,更不用說是在伽瑪暴中發現。」

研究團隊觀測了伽瑪暴的線偏振度。這個參數反映了噴流中具有規則磁場的斑塊大小。經過分析,研究團隊得到了0.8%的線偏振度。雖然這個數值看似很低,但考慮到伽瑪暴噴流體積巨大,這意味著噴流中的磁場斑塊和太陽系的大小接近。

「位於新墨西哥州的甚大天線陣(VLA)的低頻射電觀測數據,幫助確認我們看到的偏振是來自噴流本身,而不是其周圍的環境。」文章作者之一、西北大學博士後以及愛因斯坦獎學金獲得者凱特・亞歷山大(Kate Alexander)博士說。

「這是一個非常了不起的觀測結果」, 馬古蒂說,「無論是技術方面,還是對伽瑪暴,我們宇宙中已知的最明亮高能天體的磁場性質研究,都具有深刻科學意義。」◇