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云南天文台伽玛射线暴光学吸收线的偏振研究获重要进展
2021-06-28  |  作者:  |  【  】 【打印】 【关闭

  由中国科学院云南天文台毛基荣研究员主导,并有来自南非天文台、南非Free State大学、意大利Brera天文台和英国伦敦大学学院的研究人员共同参与的一项研究成果表明,对伽玛射线暴进行光学高色散观测或偏振光谱的观测,将直接测量伽玛射线暴及其星周环境的磁场,并对磁场相关的物理过程进行有效约束。这一研究成果于近期发表在国际《天体物理杂志》上。 

  伽玛射线暴是宇宙中最明亮的爆发天体,是高能天体物理和宇宙学研究的重要对象。当前,这一天体的起源和爆发机制仍是不解之谜。另一方面,天体的磁场测量一直是高能天体物理研究中的难点。偏振是光在与其传播方向垂直的平面内沿着某一特定方向振荡的性质,它是高能天体物理领域进行磁场研究的重要方法。塞曼效应是光学波段吸收线在强磁场中产生谱线三分裂的现象,利用塞曼效应可以直接测量天体的磁场。 

  南非天文台SALT望远镜是一台国际大型光学/红外望远镜。毛基荣及其合作者使用SALT望远镜对伽玛射线暴GRB191221B进行光学偏振光谱合作研究,开展光学吸收线的偏振测量。特别是,在观测研究基础上,毛基荣等人建立了关于伽玛射线暴光学吸收线的偏振辐射转移理论模型。通过关于吸收线的偏振辐射转移的计算,他们得到了光学吸收线的线偏振度随磁场的演化规律。这样,通过对吸收线的偏振测量就可以直接得到磁场强度。 

  另外,根据塞曼效应,毛基荣等人进一步提出使用高色散光谱仪进行高分辨率光学光谱观测,直接探测伽玛射线暴吸收线的谱线分裂,进而测量伽玛射线暴及其星周环境的磁场。因此,光学吸收线的高色散观测可以成为今后伽玛射线暴观测研究的重要内容。 

  这项工作取得了高能天体物理领域在磁场测量方面的原创性研究成果,对揭示伽玛射线暴和其它高能天体的物理起源和演化过程具有重要作用。

  论文链接

  

  示意图:在谱线偏振辐射转移模型中伽玛射线暴吸收线的线偏振度随磁场的变化

 
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