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发现宇宙进化的线索:天文学家测量伽马射线爆发的隐藏能量

2023-03-03 22:47:39 1363

摘要:伽玛射线暴是宇宙中最明亮的爆炸,在短暂的时间内发射强烈的伽玛射线。这些爆发分为短的和长的,长的伽马射线暴是由大质量恒星的死亡产生的。因此,它们提供了关于宇宙演化的隐藏线索。伽马射线暴GRB191221B的艺术家印象。资料来源:Urata等人...

伽玛射线暴是宇宙中最明亮的爆炸,在短暂的时间内发射强烈的伽玛射线。这些爆发分为短的和长的,长的伽马射线暴是由大质量恒星的死亡产生的。因此,它们提供了关于宇宙演化的隐藏线索。

伽马射线暴GRB191221B的艺术家印象。资料来源:Urata等人/Yu-Sin Huang/MITOS科学有限公司

伽玛射线暴不仅释放伽玛射线,还释放无线电波、光学光和X射线。当爆炸能量转换为发射能量的效率很高时,爆炸的总能量可以通过将所有发射的能量相加来确定。然而,当转换效率低或不确定时,只测量发射的能量不足以计算出总的爆炸能量。

现在,一个天体物理学家小组通过利用光的偏振作用成功地测量了伽马射线暴的隐藏能量。该小组由来自国立中央大学和MITOS科学有限公司的Yuji Urata博士和来自东北大学跨学科前沿研究所(FRIS)的Kenji Toma教授领导。

他们发现的细节最近发表在《自然-天文学》杂志上。

当一个电磁波被极化时,这意味着该波的振荡向一个方向流动。虽然从恒星发出的光是不偏振的,但该光的反射是偏振的。许多日常用品,如太阳镜和遮光板,都是利用偏振来阻挡统一方向的光线的眩光。测量偏振的程度被称为偏振测量法。在天体物理观测中,测量一个天体的偏振度并不像测量其亮度那样容易。但是它提供了关于天体物理条件的宝贵信息。

该小组研究了发生在2019年12月21日的伽马射线暴(GRB191221B)。利用欧洲南方天文台的甚大望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列--世界上最先进的一些光学和射电望远镜--他们计算了来自GRB191221B的快速衰减发射的极化。然后他们成功地同时测量了光学和无线电偏振,发现无线电偏振度明显低于光学偏振度。

Toma说:"这种在两个波长上的偏振差异揭示了伽玛射线暴发射区域的详细物理条件。特别是,它使我们能够测量以前无法测量的隐藏能量。"

当考虑到隐藏的能量时,研究小组发现总能量比以前的估计大了大约3.5倍。由于爆炸能量代表了原生星的引力能量,能够测量这个数字对于确定恒星的质量具有重要的影响。

Toma补充说:"知道对原生星真实质量的测量将有助于理解宇宙的进化历史。如果我们能够探测到它们的长伽马射线暴,就可以发现宇宙中的第一颗恒星"。

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