科學(xué)家觀察到極端磁場塑造了宇宙最大爆炸

近日科學(xué)家們獲得了最好的視野觀察宇宙中極端的磁場是如何從最強大的爆炸中形成超快的氣流。這項最新研究追蹤了名為伽馬射線爆發(fā)的宇宙爆炸所產(chǎn)生的偏振光，并提供了前所未有的機會一瞥密集磁場如何塑造射線爆發(fā)?！百ゑR射線爆發(fā)是宇宙里最極端的粒子加速器，”帶領(lǐng)這項研究的利物浦約翰摩爾斯大學(xué)星系天文學(xué)教授卡羅爾·蒙代爾表示， “它們是擁有一切極端特性的天體：極端的速度，極端的引力，極端的磁場。因為它們是測試物理學(xué)定律的最終實驗室?！?/p>

據(jù)稱伽馬射線爆發(fā)形成于巨大恒星的生命末期，恒星的天體會自我坍塌并創(chuàng)造黑洞。當(dāng)這一切發(fā)生時，環(huán)繞黑洞的物質(zhì)將釋放伽馬射線氣流和高能粒子流，兩股氣流將朝遠(yuǎn)離黑洞的相反方向運行。單一的伽馬射線爆發(fā)可能會在數(shù)分鐘內(nèi)輻射大量能量，后者可能比恒星在整個生命周期輻射的能量都要多。

科學(xué)家仍然不理解為什么環(huán)繞黑洞的例子能夠產(chǎn)生如此密集的光爆發(fā)和粒子爆發(fā)。其中一項理論表明規(guī)則的磁場會加速環(huán)繞黑洞的粒子，導(dǎo)致它們輻射出光（也就是所謂的同步輻射）。隨著黑洞快速收縮，粒子和磁場也必須同步收縮，從而導(dǎo)致粒子加速的更快。這一理論表明正是這加速過程的快速撞擊，結(jié)合粒子本身儲存的能量，產(chǎn)生了兩股巨大的伽馬射線和粒子流。

如果伽馬射線爆發(fā)里的能量部分是源于同步輻射，那么科學(xué)家們預(yù)計將能夠在這場暴力事件的余光里觀察到磁場的印記。

蒙代爾和她的同事設(shè)計了一個名為RINGO2的儀器用于測量伽馬射線爆發(fā)的副產(chǎn)品——可見光的偏振（極化）。利弗莫爾光學(xué)望遠(yuǎn)鏡上的RINGO2觀察了伽馬射線長達(dá)2年。2012年3月8日，美國宇航局雨燕衛(wèi)星——主要是追蹤伽馬射線爆發(fā)——警告利物浦望遠(yuǎn)鏡一場名為GRB120308A的宇宙爆炸正在發(fā)生。接下來的研究發(fā)現(xiàn)GRB120308A早期釋放的可見光大約28%極化了，并隨著時間的推移減少了10%的極化。

“如果利用可見光觀測并將其與塵埃分離，你可以看見這些光發(fā)生了少數(shù)極化，”蒙代爾說道?！爱a(chǎn)生這種高度極化的唯一方法便是擁有大規(guī)模的有序磁場，后者會產(chǎn)生同步輻射，電子環(huán)繞磁場運行?！泵纱鸂柋硎具@些光的極化隨著時間的流逝逐漸減少演示了這些光自創(chuàng)造起就已經(jīng)極化了，且隨著光穿越太空正逐漸失去自己的極化。基于這個原因，RINGO2必須在伽馬射線爆發(fā)開始就立即密切關(guān)注可見光從而有效的觀察到它的極化。

未來需要更多對伽馬射線爆發(fā)里的偏振光的觀察以證實這一發(fā)現(xiàn)，研究人員表示。RINGO2已經(jīng)在利弗莫爾望遠(yuǎn)鏡上運行了2年并收集了多次伽馬射線爆發(fā)的數(shù)據(jù)?！拔覀兡壳罢谧珜懸黄嘘P(guān)其它伽馬射線爆發(fā)的文章，”蒙代爾說道?！昂苊黠@，我們想要研究更多伽馬射線爆發(fā)以證明這是一個普遍的現(xiàn)象，而非只限于特殊的天體。無論從哪個角度看（GRB120308A）都不特殊，我們有理由證明它是個典型現(xiàn)象?！?/p>