普遍相信,伽马暴辐射起源于极端相对论喷流内的能量耗散过程。尽管伽马暴的研究已经历了半个多世纪,但目前我们对其喷流的磁场特征还是知之甚少。伽马暴偏振探测是研究喷流磁场性质的有效方法。伽马暴偏振包括瞬时辐射偏振和余辉辐射偏振。由于观察到的瞬时辐射偏振普遍具有高的偏振度,故认为他们的喷流内存在大尺度有序磁场,由此预测早期余辉也普遍具有类似于瞬时辐射那样的高偏振度。然而,目前观测到的早期光学余辉偏振却普遍仅有较低的偏振度。
喷流进动存在于各种尺度的天体物理爆发现象中,这其中就包括伽马暴。在黑洞吸积系统中,伽马暴喷流的进动主要是由自旋黑洞的角动量方向与吸积盘的角动量方向不一致所引起,即Lense-Thirring效应。目前,伽马暴喷流的进动模型已被用来解释诸多光变特征,如准周期振荡等。
考虑到喷流进动在空间上的对称性可能会导致来自喷流大尺度有序磁场的高偏振在一定程度上被消减,我们探究了喷流进动对早期光学余辉的消偏振效果。如图1所示,喷流绕着P轴旋转,而视线方向与Z轴重合。在此图像下,研究发现喷流进动消偏振的效果主要依赖于观测角度。如图2所示,当观测角足够小时,消偏振的效果十分明显。此外,目前观测到的早期光学余辉偏振(蓝色圆点)倾向于一个1。左右的观测角。该工作结果表明,喷流进动是早期光学余辉低偏振度的一种潜在机制。

图1:喷流进动示意图

图2:早期光学余辉的偏振度随时间演化
该论文以《Depolarization by jet precession in early optical afterglows of gamma-ray bursts》为题,被ApJ接受发表。论文第一作者为厦门大学天文学系博士后黄保全博士,通讯作者为刘彤教授,合作者为广西大学博士生黎国宇。
论文链接:http://arxiv.org/abs/2411.15917
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