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宇宙中威力最大的爆炸:却比你我想象的都要更怪异

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这是一幅艺术家绘制的伽马射线爆发图,它是宇宙中最明亮的一种爆炸。来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

宇宙中最强大的爆炸可能比科学家们想象的还要奇异。

一项新的研究报告称,伽玛射线爆发(GRBs,一种短暂但强烈的爆发,与黑洞的形成有关)发出的光中存在着一种秩序和混乱的奇怪组合。

新的研究表明,GRB光子往往是极化的,也就是说,它们中的大多数在同一个方向上振荡。但是,令人惊讶的是,这个方向会随着时间而改变。

“研究结果显示,爆炸发生时,会发生一些事情,导致光子以不同的偏振方向发射,”瑞士日内瓦大学(University of Geneva)核与粒子物理系的研究员梅林·科尔(Merlin Kole)在一份声明中说。

“但我们真的不知道这些事情可能是什么,”科尔补充说,他是这项新研究的两名主要作者之一。

当大质量恒星进入超超新星爆炸(一种特别强烈的超新星爆炸),然后坍缩形成黑洞时,就会释放出最强大的GRB。(天文学家认为,当被称为中子星的两个密度超高的恒星遗骸合并形成一个黑洞时,可能会爆发出能量较低的一类GRB。)这些黑洞会沿着它们的旋转轴喷射出高速移动的物质。

科学家认为GRB辐射是在这些狭义相对论性射流中产生的,但具体是如何发生的还不清楚。更多关于GRB光线的信息可能会有所帮助——这就是1月14日发表在《自然天文学》杂志网络版上的这项新研究的意义所在。

Kole和他的同事分析了POLAR(伽马射线爆发偏振测定实验)收集到的数据。(POLAR于2016年9月搭载中国天宫二号空间实验室发射到地球轨道,并于2017年4月停止运行。)

顾名思义,该仪器用于测量GRB光的极性。POLAR是一个面积为19.7英寸(50厘米)的正方形,侧面有1600条“闪烁的线条”。GRB光子撞击这些条有时会产生额外的光子,导致二次碰撞。

日内瓦大学(University of Geneva)天文学系研究员、论文合著者尼古拉斯·普罗杜伊特(Nicolas Produit)在同一份声明中说:“如果光子是偏振的话,我们会在光子的碰撞位置之间观察到存在方向依赖关系,相反,如果没有偏振,第一次碰撞产生的第二个光子将以完全随机的方向离开。”

POLAR在其任务寿命中检测到55个GRB。在新的研究中,研究人员分析了五个最强大的爆炸。他们特别深入地研究了一个9秒长的GRB,将它分割成数个大约2秒长的“片”。正是这项工作揭示了GRB惊人的极性转变。

“我们现在想要建造更大更精确的POLAR-2,”普罗杜伊特说。“有了这些,我们就可以更深入地研究这些混沌的过程,最终发现伽马射线的来源,揭开这些高能物理过程的奥秘。”

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