窥探伽玛暴喷流的内部结构
Francis Reddy
译自NASA，2013年12月4日
使用新型仪器进行的观测提供了迄今对宇宙中最猛烈的爆发——伽玛暴的核心磁场最佳的了解。来自英国、斯洛文尼亚以及意大利的天文学家组成的国际小组瞥见了爆发高速喷流的内部结构。
伽玛暴是宇宙中最明亮的爆发。大多数伽玛暴的诱因据信都是大质量恒星的核心耗尽核燃料，并在自身重量作用下坍缩形成黑洞。随后黑洞驱动着粒子喷流一路穿过坍缩的恒星，并以接近光速的速度射入宇宙中去。
如图所示，使用利物浦望远镜及其RINGO2仪器对GRB 120308A的余辉偏振进行的测量表明，该暴存在与年轻黑洞相关的大尺度稳定磁场。无标注图像请点击（图片提供：NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger）
世界上最大的全自动化光学望远镜——位于加那利群岛拉帕尔马穆查丘斯罗克（Roque de los Muchachos）天文台的2米利物浦望远镜自动响应了雨燕卫星的通知。
英国利物浦约翰·穆尔斯（John Moores）大学天体物理研究所的伽玛暴小组组长卡罗尔·蒙代尔（Carole Mundell）说：“在接收到雨燕卫星触发的区区4分钟之后，望远镜就发现了爆发的可见光余辉，并开始进行数千次测量。”
位于加那利群岛拉帕尔马穆查丘斯罗克天文台的2米利物浦望远镜是世界上最大的全自动化光学望远镜。无标注图像请点击（图片版权：2005, R. Smith）
蒙代尔的小组建造了RINGO2仪器，以探索爆发的磁场，长期以来人们猜测是磁场驱动并聚集了伽玛暴的喷流。这台鞋盒大小的仪器搭配了旋转的偏振片与超高速照相机。
当喷流撞入周围介质并开始减速时，发出的能量会覆盖从射电到伽玛射线的整个电磁波谱。这是向外运动的激波形成的产物。同时一道反向激波驱动进入喷流残片，也会产生明亮的辐射。
蒙代尔说：“想象这两种不同激波的一种方式是考虑一下堵车现场。接近堵车现场的车辆突然会减速，这与正向激波相似。其后的车辆也会依次减速，形成一道刹车灯的波动，沿高速公路反向传播，这就好比是反向激波。”
伽玛暴的理论模型预言，如果喷流拥有原子新生黑洞（据信是驱动爆发的“中心能源”）周边环境的结构化磁场，来自反向激波的辐射应该表现出强烈而持久的偏振。
理论模型将伽玛暴喷流稳定强偏振辐射的存在与源自新生黑洞的大尺度磁场（图中以蓝色螺旋线表示）联系了起来。（图片提供：NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger）
先前对光学余辉的观测探测到了大约10%的偏振度，不过它们并没有提供偏振随时间演化的信息。因此它们无法用于检测相互竞争的几种喷流模型。
利物浦望远镜迅速定位的能力让小组在原始爆发过后区区4分钟内就捕获了这场爆发。在接下来的10分钟里，RINGO2为爆发余辉采集了5600张照片，而照片中蕴涵着磁场特性的信息。
观测表明，初始的余辉辐射存在28%的偏振度，这是迄今伽玛暴余辉偏振的最高记录，随后这一数值缓慢下降到了16%，而偏振角不变。这支持与黑洞相关的大尺度有序磁场的存在，而非喷流本身不稳定性产生的混乱磁场。
描述小组发现的论文刊登在12月5日的《自然》杂志上。
马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）NASA戈达德航天中心的雨燕卫星首席研究员尼尔·格雷尔斯（Neil Gehrels）说：“这一非凡的发现要归功于雨燕卫星与利物浦望远镜极快的反应时间。”
