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伽马射线爆发是否由恒星坍塌的磁场提供动力

当遥远星系中的大质量恒星坍塌并形成黑洞时,两个巨大的发光等离子体射流从其核心射出。这些极其明亮的伽马射线爆发(GRB)是宇宙中最强大的爆炸,当射流指向地球时,可以从地面和太空望远镜观测到余辉。物质并不仅仅是从一颗爆炸的恒星弹射出来,而是沿着伽马射线射流的窄束加速到超高速,从而使天体物理学困惑于驱动这些非凡爆炸的动力源。现在,巴斯大学领导的一项新的国际研究有望阐明这一神秘现象。

许多天文学家都倾向于基于重子射流模型来解释GRB。这说明在爆炸过程中爆炸的物质与垂死的恒星周围的物质之间反复发生猛烈的碰撞,会产生伽马射线闪光和随后的衰落余辉,即不断膨胀的火球的垂死余烬。

第二种假设称为磁模型,它假设恒星中巨大的原始磁场在初始爆炸的几秒钟内崩溃,释放能量为巨大的爆炸提供动力。

现在,一个国际研究人员团队首次发现了支持这种磁性模型的证据。巴斯天体物理学家与来自英国,意大利,斯洛文尼亚,俄罗斯,南非和西班牙的研究人员合作,研究了距45亿光年远的银河系中一颗巨大恒星坍塌的数据。NASA的太空尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台(Neil Gehrels Swift Observatory)发现了这颗恒星的伽马射线闪光(名为GRB 190114C)后,就向他们发出警告。

研究人员注意到,在恒星坍塌之后的瞬间,伽马射线爆发中的极化水平低得惊人,这表明恒星的磁场在爆炸过程中被破坏了。

天体物理学杂志论文的主要作者,广子博学和吉姆·谢尔文天体物理学研究生奖学金的持有人努里亚·乔丹纳·米特詹斯说:“根据先前的研究,我们预计在地震之后的头一百秒钟内,极化率可高达30%。因此,我们感到惊讶的是,在爆炸后不到一分钟的时间内,它的测量值仅为7.7%,随后突然下降至2%。”

她补充说:“这告诉我们,爆炸后,磁场立即灾难性地坍塌,释放出它们的能量,并为整个电磁波谱中检测到的亮光供电。”

GRB是由绕地球运行的专用卫星检测到的,但是没有人能够预测GRB的出现地点或时间,因此科学家依靠自主的快速响应机器人望远镜来捕捉余辉的快速衰减光。在NASA天文台确定GRB 190114C之后几秒钟,位于加那利群岛和南非的自动望远镜收到了NASA的发现通知并重新指向。在发现GRB的一分钟内,望远镜正在收集有关排放的数据。

巴斯大学天体物理学负责人Carole Mundell教授也是这项研究的合著者说:“我们的创新望远镜系统是完全自主的,没有人在回路中,因此它们迅速地俯冲并开始对GRB进行观测很快被斯威夫特卫星发现。”

蒙代尔教授继续说道:“令人惊奇的是,从我们舒适的家中,我们能够发现原始磁场对于推动遥远星系中宇宙爆炸的重要性。”

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