GRB 180720B 中具有湍流磁场的反向激波产生的伽马射线

伽马射线暴（GRBs）是电磁光度最高的宇宙爆发现象。其由新生恒星级黑洞或中子星以相对论速度（近光速）喷出的准直等离子体流（喷流）驱动。其在喷出物内部的短促（通常数十秒）瞬时 $\gamma$ 射线辐射，之后跟随超相对论前向激波产生的长时标多波段余辉辐射。该激波由 GRB 喷出物驱动进入暴周介质，而喷出物本身被温和相对论性反向激波减速。前向激波辐射近期被探测至 TeV 能量 $\gamma$ 射线，此类甚高能辐射亦曾由反向激波预言。本文报道在最初数百秒内对 GRB 180720B 光学与 GeV 能量 $\gamma$ 射线辐射的探测，其可由传播进入喷出物的反向激波之同步辐射与逆康普顿辐射解释，意味着低磁化喷出物。我们的光学测量显示出从反向激波到驱动进入暴周介质的前向激波的清晰转变，伴随平均偏振角 90 度变化以及偏振度与偏振角的涨落。这表明反向与前向激波中分别存在具大尺度环向与径向拉伸磁场结构的湍流，其紧密耦合于相对论激波与 GRB 喷流物理——启动、成分、耗散与粒子加速。