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爆炸喷发物搅乱磁场,伽马射线爆谜团获解

一份新研究称终于揭开了伽马射线爆(GRBs)困扰了科学家很久的谜团:事件现场周围的磁场开始是有序的状态,之后,在接近光速向外喷发的物质对环境介质的冲击下,磁场很快变成无序混沌的状态。

爆炸喷发物搅乱磁场,伽马射线爆谜团获解伽马射线爆示意图。研究人员发现像超新星爆炸变成黑洞的这样剧烈的天文事件过程,就会产生伽马射线爆。质量至少是太阳40倍以上的大型恒星在死亡的时候才可能发生超新星爆炸。这个过程恒星以接近光速向周围空间喷发它的物质,从而发出能量极强的、但是维持时间非常短的伽马射线。科学家认为,事件现场磁场的情况是促进超新星爆发的一个重要因素。研究介绍说:“高速喷出的物质穿过那里的磁场,随着自旋黑洞的形成,磁场被扭转成形如‘开瓶器’一样的形态,据信这能让物质更加集中并加速喷射。”地球上的科学家无法直接观测那里的磁场,但是绕着磁力线运动的带电粒子(比如电子)所发出的光线中,却蕴藏着反映那里磁场状态的信息。所以科学家一直通过分析伴随这个过程发出的光线探查那里磁场的情况。爆炸喷发物搅乱磁场,伽马射线爆谜团获解主要研究者之一英国巴斯大学(University of Bath)天体物理系主任蒙代尔(Carole Mundell)说:“我们测量光线一个特殊的属性——偏振性,就可以探查到促进超新星爆发现场磁场的情况。这次的分析结果太好了,揭开了这些极端天文事件疑惑了我们很长时间的谜团。”以前,科学家从望远镜捕获到的光线,都是伽马射线的触发事件发生后数小时、甚至几天以后的光线,很难有机会观测到非常接近事件触发时间点的光线。这份新研究幸运地捕获到GRB 141220A触发仅90秒后的光线信号。研究称,这是有史以来探测到的“最接近爆发时间点的光线信号”。这个伽马射线爆是2014年12月探测到的信号。在此之前科学家推测的情形是:爆发刚发生的时候,那里的磁场是有序的状态,因此发出的光线的偏振度很高。可是,爆炸的喷发物将搅乱磁场,导致发出光线的偏振度变得很低。但是这个理论没有得到证据的支持,特别对于到底爆炸发生后多长的时间段内磁场是有序的状态,以前不同的研究有着不同的看法,存在争议。这份研究看到,GRB 141220A触发仅90秒后的光线信号的偏振度已经很低。由此研究人员认为,看来伽马射线爆的触发事件在开始的时候仍然由覆盖面很广的、很有序的磁场推动,可是这样有序磁场维持的时间相当短,很快就被喷射的物质干扰而成为无序的状态。爆炸喷发物搅乱磁场,伽马射线爆谜团获解研究人员提供的假想图中展示了产生伽马射线爆的最初短暂阶段(prompt phase)、向外喷发的前进波(forward shock)和物质被反弹回发源地的后退波(reverse shock)并存的景象。这份研究4月10日发表于《王家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

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