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宇宙:GRB 120308Aの安定で秩序立った磁場からの大きく偏光した光

Nature 504, 7478 doi: 10.1038/nature12814

γ線バースト(GRB)を特徴付ける最初のγ線のバーストの後、膨張する放出物はバーストの周辺物質と衝突し、残光の始まりの時点で減速し始める。その間、順行衝撃波は外側へと移動し、逆行衝撃波は逆方向へ、向きの揃った対向する流れ、すなわち「ジェット」の中に伝播する。逆行衝撃波からの光は、ジェットの磁場が全体的に秩序的で中心部のエネルギー源から運ばれている場合には、磁化されたバリオン物質のジェットモデルで安定のままと予想される位置角で、大きく偏光しているはずであり、磁場がプラズマ不安定性か磁気流体力学的不安定性によって局所的に生成された場合は、時間とともにランダムに変動するはずである。可視光バンドにおけるP ≈ 10%の直線偏光度は、これまで初期の残光で検出されてきたが、継時的な計測が存在しないため、競合するジェットモデルの決定的な検証ができなかった。γ線バースト後の数時間から数日の間の、衝撃を受けた周辺物質からの放射が優勢なとき、偏光のレベルはP < 4%と低い。本論文では、スウィフトγ線バーストGRB 120308Aのバースト直後の残光のγ線バンドに、直線偏光を検出したことを報告する。直線偏光は、発見の4分後にP = 28+4−4%で、その後10分間にわたってP = 16+5−4%に減少した。偏光位置角は安定のままで、この間の変化は15°を超えず、その変化傾向から、ゆっくりとした回転が示唆され、プラズマ不安定性や磁気流体力学的不安定性を除外できる可能性がある。その代わりに、偏光の特性からは、GRBが磁化されたバリオン物質のジェットを含んでおり、このジェットは最初の爆発の後に長く残る大規模な均一場を伴っていることが示される。

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