天体物理学家解决了一个神秘的数十年长的伽玛射线爆裂拼图

伽马射线爆裂流出

GRB流出显示提示相位(伽马射线闪光),反向冲击和正向冲击的印象。信贷:Nuria Jordana-Mitjans

英国浴室大学的天体物理学家发现喷射材料崩溃后的伽马射线突发中的磁场被扰乱,震动,周围介质。

由来自浴室大学的天体物理学家领导的国际科学家团队已经测量了远离伽马射线爆裂的磁场,首次确认了几十年的理论预测 - 这些爆炸波中的磁场在喷射材料崩溃到周围介质中后变得扰乱。

当大型恒星(比我们的太阳大的至少40倍)在灾难性的爆炸中造成爆炸波的灾难性爆炸时,形成黑洞。这些极其精力充沛的事件在靠近光速的速度下驱除材料,并且功率明亮,短寿命的伽马射线闪烁,可以通过卫星绕地球检测到的卫星 - 因此他们的名字,伽马射线爆发(GRBS)。

磁场可以穿过喷射材料螺纹,并且作为旋转黑洞形式,这些磁场扭曲成被认为焦点并加速喷射材料的开瓶器形状。

我们无法直接看到磁场,但它们的特征体现在围绕磁场线旋转的带电粒子(电子)产生的光中。地球上的望远镜捕捉到了这些在宇宙中穿行了数百万年的光。

巴斯大学天体物理学系主任、伽马射线专家Carole Mundell教授说:“我们测量了光的一种特殊性质——偏振——来直接探测驱动爆炸的磁场的物理性质。”这是一个伟大的结果,解决了一个长期以来的谜题,关于这些极端的宇宙爆炸,我一直在研究这个谜题。”

提前捕捉光明

我们面临的挑战是在爆炸后尽快捕获光并解码爆炸的物理原理,根据预测,当膨胀的激波锋与周围的恒星碎片碰撞时,任何原始磁场最终都会被摧毁。

这个模型预测了在大尺度原始场仍然完整并驱动出流的情况下,爆发后不久就会产生高偏振(>10%)的光。随后,由于碰撞中的场被打乱,光大部分应该是无极化的。

Mundell的团队首先是在突发后发现高度极化的灯光分钟,确认了具有大规模结构的原始领域的存在。但是为了扩大前向冲击的图片已经证明了更有争议。

观察GRB的团队在突发后的时间慢一点 - 发现低极化并结束了田地已经长期摧毁,但不能说何时或如何。相比之下,日本天文学家的团队宣布在GRB中阐述了10%偏振光的偏振,它们被解释为具有长持久的有序磁场的偏振向前冲击。

新研究的领导作者,巴斯博士博士学生乌利亚·吉尔纳 - ·米司扬说:“这些罕见的观察难以比较,因为他们探讨了非常不同的时间尺度和物理学。没有办法在标准模型中调和它们。“

在十年上,神秘仍未解决,直到浴室团队对GRB 141220A的分析。

在新论文中,今天发表了皇家天文学会月报蒙代尔教授的团队报告称,在GRB 141220A爆炸90秒后,他们发现了前激波光的极低偏振。这种超高速的观测是由研究小组的全自动机器人利物浦望远镜上的智能软件和新型的RINGO3偏振仪实现的。RINGO3偏振仪记录了GRB的颜色、亮度、偏振度和褪色率。综合这些数据,该团队能够证明:

  • 光线起源于前进震动。
  • 磁场的长度比日本研究小组推断的要小得多。
  • 爆炸很可能是由一个新黑洞形成的最初时刻有序磁场的崩塌所驱动的。
  • 日本团队的神秘检测可以通过从原始磁场的偏振光在震动中被破坏之前的偏振光的贡献来解释。

Jordana-Mitjans女士说:“这项新的研究在我们的研究中建立了已经显示出最强大的GRBS可以由大规模有序磁场提供动力,但只有最快的望远镜将在它们之前瞥见其特征极化信号失去了爆炸。“

蒙代尔教授补充说:“我们现在需要推进技术前沿,探测这些爆炸的最早时刻,捕捉统计上有意义的爆炸数量,用于极化研究,并将我们的研究放到更广泛的背景下,即对极端宇宙进行实时多信使跟踪。”

参考文献:“grb早期前震产生的磁场相干尺度”,作者N Jordana-Mitjans, C G Mundell, R J Smith, C Guidorzi, M Marongiu, S Kobayashi, A Gomboc, M Shrestha和I A Steele, 2021年4月10日,皇家天文学会月报
DOI:10.1093 / mnras / stab1003

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