天文學(xué)家首先在伽馬射線爆發(fā)射流中探測(cè)到極化無(wú)線電波

好運(yùn)和先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備讓科學(xué)家們能夠用射電望遠(yuǎn)鏡觀察伽馬射線爆發(fā)射流，并首次探測(cè)其內(nèi)部無(wú)線電波的極化 - 使我們更接近了解導(dǎo)致宇宙最強(qiáng)大爆炸的原因。

伽瑪射線爆發(fā)(GRBs)是宇宙中最具活力的爆炸，射出強(qiáng)大的射流，以超過(guò)99.9%的光速穿過(guò)太空，作為一顆比我們的太陽(yáng)在其生命結(jié)束時(shí)坍塌的巨星更加巨大一個(gè)黑洞。

研究來(lái)自Gamma Ray Burst噴射的光線，當(dāng)我們檢測(cè)到它穿越太空時(shí)，我們最好的理解是如何形成這些強(qiáng)大的噴流，但科學(xué)家需要快速將望遠(yuǎn)鏡放到適當(dāng)位置并獲得最佳數(shù)據(jù)。新一代先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡可以探測(cè)到爆發(fā)射流產(chǎn)生的極化無(wú)線電波，為這一謎團(tuán)提供了新的線索。

這個(gè)特殊事件的光，被稱為GRB 190114C，在大約45億年前以數(shù)百萬(wàn)太陽(yáng)的TNT力量爆發(fā)，于2019年1月14日到達(dá)美國(guó)宇航局的Neil Gehrels Swift天文臺(tái)。

來(lái)自斯威夫特的快速警報(bào)讓研究小組指導(dǎo)智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)望遠(yuǎn)鏡在斯威夫特發(fā)現(xiàn)它后兩小時(shí)觀察爆炸。兩小時(shí)后，該團(tuán)隊(duì)在美國(guó)新墨西哥州可以看到Karl G. Jansky超大陣列(VLA)望遠(yuǎn)鏡觀察GRB。

結(jié)合這些天文臺(tái)的測(cè)量結(jié)果，研究小組可以確定射流本身內(nèi)磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，從而影響無(wú)線電射線的極化方式。理論根據(jù)場(chǎng)的來(lái)源預(yù)測(cè)射流內(nèi)磁場(chǎng)的不同排列，因此捕獲無(wú)線電數(shù)據(jù)使研究人員能夠首次用望遠(yuǎn)鏡觀察這些理論。

來(lái)自巴斯大學(xué)，西北大學(xué)，以色列開(kāi)放大學(xué)，哈佛大學(xué)，薩克拉門托加州州立大學(xué)，加興馬克斯普朗克研究所和利物浦約翰摩爾斯大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)，只有0.8%的噴射燈是極化，意味著射流的磁場(chǎng)僅在相對(duì)較小的貼片上排序 - 每個(gè)小于射流直徑的約1%。較大的貼片會(huì)產(chǎn)生更多的偏振光。

這些測(cè)量結(jié)果表明，磁場(chǎng)可能在GRB噴氣機(jī)中發(fā)揮的作用比以前認(rèn)為的要小。

來(lái)自巴斯大學(xué)天體物理學(xué)組的第一作者Tanmoy Laskar博士說(shuō)：“我們想要了解為什么有些恒星在它們死亡時(shí)產(chǎn)生這些非凡的噴氣機(jī)，以及這些噴氣機(jī)燃燒的機(jī)制 - 宇宙中最快的流出物，以接近光線的速度移動(dòng)，閃耀著超過(guò)十億個(gè)太陽(yáng)的驚人光度。

“我在前往芝加哥奧黑爾機(jī)場(chǎng)的途中乘坐出租車，在爆炸發(fā)生后與合作者一同訪問(wèn)。此事件的極端亮度以及智利在智利可見(jiàn)的事實(shí)使其成為主要目標(biāo)對(duì)于我們的研究，所以我立即聯(lián)系A(chǔ)LMA說(shuō)我們將要觀察這個(gè)，希望能夠檢測(cè)到第一個(gè)無(wú)線電極化信號(hào)。

“幸運(yùn)的是，在智利的ALMA和新墨西哥州的VLA中，目標(biāo)很好地被放置在天空中。這兩個(gè)設(shè)施反應(yīng)迅速，天氣非常好。然后，我們花了兩個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行艱苦的工作以確保我們的目標(biāo)。測(cè)量是真實(shí)的，沒(méi)有儀器效果。一切都檢查出來(lái)，這是令人興奮的。

領(lǐng)導(dǎo)VLA觀測(cè)的凱特·亞歷山大博士說(shuō)：“來(lái)自VLA的頻率較低的數(shù)據(jù)有助于證實(shí)我們看到的是來(lái)自噴氣機(jī)本身的光，而不是來(lái)自噴氣機(jī)與其環(huán)境的相互作用。”

拉斯卡博士補(bǔ)充說(shuō)：“這一測(cè)量為GRB科學(xué)和高能天體物理射流的研究打開(kāi)了一扇新的窗口。我們想了解在這一事件中測(cè)量的低水平極化是否是所有GRB的特征，如果是，那么這是什么可以告訴我們GRB噴氣機(jī)中的磁結(jié)構(gòu)以及磁場(chǎng)在整個(gè)宇宙中為噴氣機(jī)供電的作用。“

巴斯大學(xué)天體物理學(xué)系主任Carole Mundell教授補(bǔ)充說(shuō)：“ALMA的精確靈敏度和望遠(yuǎn)鏡的快速響應(yīng)首次使我們能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)量GRB微波的極化程度。爆炸發(fā)生后兩小時(shí)的余輝，探測(cè)被認(rèn)為能夠驅(qū)動(dòng)這些強(qiáng)大的超快速流出的磁場(chǎng)。“

該研究小組計(jì)劃尋找更多的GRB來(lái)繼續(xù)解開(kāi)宇宙中最大爆炸的奧秘。