伽马射线爆发是宇宙中最明亮的爆炸,让占星家能够在短时间内观察到强烈的伽马射线。 伽马射线暴分为短型或长型,长型伽马射线暴是大质量恒星消亡的结果。 它们提供了关于宇宙演化的隐藏线索。
伽马射线暴发射伽马射线以及无线电波、可见光和 X 射线。 当爆炸能量转化为发射能量(即转化效率)较高时,只需将所有发射能量相加即可计算出总爆炸能量。 但是当转换效率低或未知时,仅测量发射的能量是不够的。
现在,一组天体物理学家已经成功地利用光偏振测量了伽马射线暴的隐藏能量。 该团队由台湾国立中央大学和 MITOS Science CO., LTD 的 Yuji Urata 博士以及东北大学跨学科科学前沿研究所 (FRIS) 的 Kenji Toma 教授领导。
他们的发现详情于 2022 年 12 月 8 日发表在《自然天文学》杂志上。
当电磁波被极化时,这意味着该波的振荡沿一个方向流动。 虽然从恒星发出的光不是偏振的,但光的反射是偏振的。 太阳镜和遮光罩等许多日常用品都利用偏振来阻挡沿统一方向传播的强光。
测量偏振度被称为偏振测量法。 在天体物理观测中,测量天体的偏振不像测量其亮度那么容易。 但它提供了有关物体物理状况的宝贵信息。
该团队研究了 2019 年 12 月 21 日发生的伽马射线暴 (GRB191221B)。 使用欧洲南方天文台的甚大望远镜和阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列——世界上最先进的光学和射电望远镜——他们计算了 GRB191221B 快衰落发射的偏振测量。 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。
“这两种波长的偏振差异揭示了伽马射线暴发射区域的详细物理条件,”Toma 说。 “特别是,它让我们能够测量以前无法测量的隐藏能量。”
在计算隐藏能量时,该团队透露总能量比之前估计的大约高 3.5 倍。
由于爆炸能量代表了前身恒星的引力能量,因此能够测量这个数字对于确定恒星质量具有重要意义。
“了解祖星真实质量的测量值将有助于了解宇宙的演化历史,”Toma 补充道。 “如果我们能够探测到它们的长伽马射线爆发,就可以发现宇宙中的第一批恒星。”