科学家观察到极端磁场塑造了宇宙最大爆炸

近日科学家们获得了最好的视野观察宇宙中极端的磁场是如何从最强大的爆炸中形成超快的气流。这项最新研究追踪了名为伽马射线爆发的宇宙爆炸所产生的偏振光，并提供了前所未有的机会一瞥密集磁场如何塑造射线爆发。“伽马射线爆发是宇宙里最极端的粒子加速器，”带领这项研究的利物浦约翰摩尔斯大学星系天文学教授卡罗尔·蒙代尔表示， “它们是拥有一切极端特性的天体：极端的速度，极端的引力，极端的磁场。因为它们是测试物理学定律的最终实验室。”

据称伽马射线爆发形成于巨大恒星的生命末期，恒星的天体会自我坍塌并创造黑洞。当这一切发生时，环绕黑洞的物质将释放伽马射线气流和高能粒子流，两股气流将朝远离黑洞的相反方向运行。单一的伽马射线爆发可能会在数分钟内辐射大量能量，后者可能比恒星在整个生命周期辐射的能量都要多。

科学家仍然不理解为什么环绕黑洞的例子能够产生如此密集的光爆发和粒子爆发。其中一项理论表明规则的磁场会加速环绕黑洞的粒子，导致它们辐射出光（也就是所谓的同步辐射）。随着黑洞快速收缩，粒子和磁场也必须同步收缩，从而导致粒子加速的更快。这一理论表明正是这加速过程的快速撞击，结合粒子本身储存的能量，产生了两股巨大的伽马射线和粒子流。

如果伽马射线爆发里的能量部分是源于同步辐射，那么科学家们预计将能够在这场暴力事件的余光里观察到磁场的印记。

蒙代尔和她的同事设计了一个名为RINGO2的仪器用于测量伽马射线爆发的副产品——可见光的偏振（极化）。利弗莫尔光学望远镜上的RINGO2观察了伽马射线长达2年。2012年3月8日，美国宇航局雨燕卫星——主要是追踪伽马射线爆发——警告利物浦望远镜一场名为GRB120308A的宇宙爆炸正在发生。接下来的研究发现GRB120308A早期释放的可见光大约28%极化了，并随着时间的推移减少了10%的极化。

“如果利用可见光观测并将其与尘埃分离，你可以看见这些光发生了少数极化，”蒙代尔说道。“产生这种高度极化的唯一方法便是拥有大规模的有序磁场，后者会产生同步辐射，电子环绕磁场运行。”蒙代尔表示这些光的极化随着时间的流逝逐渐减少演示了这些光自创造起就已经极化了，且随着光穿越太空正逐渐失去自己的极化。基于这个原因，RINGO2必须在伽马射线爆发开始就立即密切关注可见光从而有效的观察到它的极化。

未来需要更多对伽马射线爆发里的偏振光的观察以证实这一发现，研究人员表示。RINGO2已经在利弗莫尔望远镜上运行了2年并收集了多次伽马射线爆发的数据。“我们目前正在撰写一篇有关其它伽马射线爆发的文章，”蒙代尔说道。“很明显，我们想要研究更多伽马射线爆发以证明这是一个普遍的现象，而非只限于特殊的天体。无论从哪个角度看（GRB120308A）都不特殊，我们有理由证明它是个典型现象。”