由亚利桑那大学和犹他大学的科学家们率领的研究团队,借助美国国家科学基金会甚大阵列(NSF VLA)射电望远镜,首次在伽马射线暴现象中观测到了法拉第旋转。法拉第旋转是指磁场影响光线在宇宙中传播时产生的偏振现象,此次观测揭示了伽马射线暴的磁性环境与光线产生机制之间的互动关系。这项研究成果为深入了解引发这些宇宙级爆炸的极端物理过程提供了新的途径,相关研究成果已提交至《天体物理学杂志快报》。

伽马射线暴是宇宙中已知最剧烈的能量释放事件,其在短时间内爆发出的能量相当于太阳在其整个生命周期内所释放能量的总和。普遍认为,伽马射线暴会产生接近光速的狭窄粒子喷流,这些喷流能够引发持续数月的无线电“余晖”。尽管经过数十年的深入研究,但与这些喷流及其周边环境相关的磁场强度一直难以精确测量。

本次研究聚焦的伽马射线暴代号为GRB 260310A。在宇宙尺度上,该天体距离地球相对较近,并且其“余晖”表现出显著的亮度,这为天文学家提供了一个难得的观测机会。研究团队将NSF VLA望远镜指向了这场正在逐渐减弱的爆发,并检测到其无线电波发生了偏振,即光波沿着特定方向振动,如同被某种力量扭转。

研究团队发现,这种偏振信号随着波长的变化而改变,这正是法拉第旋转的特征。此前在伽马射线暴中从未观测到过这种现象,它就像一个独特的磁性“印记”,精确地记录了光线传播路径上的磁场强度和结构信息。这是因为磁化等离子体能够旋转无线电波的偏振角,而偏振角随波长变化越剧烈,表明光线所穿越的磁场强度越高。

观测数据显示,沿光线传播路径上的磁场强度,远超银河系内部或星系际空间所能解释的数值,高出数千倍。如此强大的磁场,强烈暗示了恒星周围存在着异常密集且磁化程度极高的气体云,这正是导致GRB 260310A爆发的那颗恒星所处的环境残留。

过去,科学家在搜寻伽马射线暴偏振信号时,多依赖于短波段观测设备,并且需要在“余晖”完全消散前争分夺秒地完成观测。而此次借助NSF VLA,研究团队将观测范围扩展到了厘米波段,并成功首次测量到了伽马射线暴中的法拉第旋转,为深入理解宇宙现象提供了新的宝贵数据。