近期，英國《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）在線發表了中國科學院雲南天文臺博士研究生程康法和副研究員趙曉紅等人的一項研究成果。該項研究給出了大尺度衰減磁場環境下伽瑪暴同步輻射的偏振特性，並發現在大尺度的環形磁場模型下，偏軸觀測的伽瑪暴理論上都會在單脈衝內發生偏振面旋轉九十度的現象。
伽瑪暴輻射區的磁場結構和伽瑪暴的輻射機制目前仍然不清楚。偏振可以作為伽瑪暴輻射機制和輻射區磁場結構的重要探針，不同的偏振特性（包括偏振度以及偏振度和偏振角的演化特徵）往往預示著不同的輻射機制及不同的磁場結構。目前，伽瑪暴輻射區的磁場通常認為有兩種可能的結構，一種是小尺度隨機磁場，這種磁場通常認為是由等離子體中的一些不穩定性將激波面內的種子磁場放大後產生；另一種是大尺度的衰減磁場，這種磁場一般認為起源於伽瑪暴的中心天體，隨著噴流物質被拋射出來，並隨著噴流尺度的增加而衰減。
在以前的伽瑪暴輻射機制和偏振研究中，為了簡化，往往考慮磁場為常數的情況。該篇文章研究了大尺度衰減磁場下伽瑪暴的偏振特性，並與常數磁場模型的偏振進行比較，給出了不同磁場模型下的偏振特性。
程康法等人計算了50-500keV能段內大尺度衰減磁場和常數磁場下伽瑪暴單脈衝內的同步輻射偏振。通過比較發現，對於視角小於噴流半張角的「正軸」觀測情形，大尺度衰減磁場下的時間平均偏振度（～0.6）高於常數磁場（～0.5）。
另外，時間分辨偏振的計算結果顯示，環形磁場下單脈衝內視角大於噴流半張角的「偏軸」觀測偏振度會從正值演化為負值，這意味著偏振面旋轉了九十度，該結果與觀測上一些伽瑪暴的偏振面旋轉相一致，比如GRB 170114A及GRB 160821A。
將來一些高精度伽瑪暴偏振探測器有可能觀測到伽瑪暴高精度偏振。利用這些偏振觀測，並結合該理論研究結果，科學家將能夠更清楚地認識伽瑪暴輻射區的磁場結構，揭示伽瑪暴的輻射機制。
該項研究得到國家自然科學基金和雲南省基礎研究計劃的資助。
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【來源：雲南天文臺】
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