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云南天文台在高能天体的偏振研究中取得系列进展

云南天文台在高能天体的偏振研究中取得系列进展

  高能天体辐射的电磁波在垂直传播方向的平面具有各向异性的振动,这一现象称为偏振。偏振是高能天体多波段辐射的重要特性,对研究高能天体的物理状态、辐射机制和辐射传播介质的性质等具有重要意义,偏振观测已成为高能天体研究的重要手段。高能天体的辐射通常具有较高偏振度,偏振辐射主要来自高能天体中的高能电子的同步辐射,偏振特性取决于高能电子的能谱分布、辐射区的磁场结构、辐射转移过程的介质性质等,至今缺乏详细的理论研究,随着高能天体偏振观测资料的增加,迫切需要理论研究的解释和预测。

  近期,中国科学院云南天文台研究员毛基荣、王建成等人开展了系列理论研究工作,他们针对高能天体中相对论热电子和非热电子共存的情况,首次计算了这些电子在小尺度无序磁场辐射(颤动辐射)和大尺度偶极磁场辐射(同步加速辐射)的线偏振和圆偏振特征,以及偏振辐射转移过程。这幸运28些理论结果可用于引力波电磁幸运28对应体、伽马射线暴、快速射电暴、耀变体、年轻超新星遗迹等高能天体的偏振研究中,并可通过高能、光学和射电望远镜观测结果进行验证;毛基荣等人通过耀变体光学波段的偏振数据分析,发现传播介质中磁流体湍动对同步加速辐射具有重要的去偏振影响。采用这些系列研究成果所撰写的五篇文章发表在《天体物理杂志》上。

  另外,毛基荣加入意大利团队主导的国际合作,用欧洲南方天文台甚大望远镜对引力波电磁对应体GW20170817的爆发过程进行了偏振观测和分析,文章发表在《自然-天文学》(Nature Astronomy)上,上述系列理论研究将对未来引力波电磁对应体的偏振观测提供重要的偏振预测,有助于揭示高能天体爆发的物理过程。

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偏振观测示意图