Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Astronom Temukan 25 Semburan Radio Cepat dan Kuat yang Terus Berulang di Luar Angkasa

Semburan Radio Cepat
Seperti gelombang gravitasi (GW) dan ledakan sinar gamma (GRB), ledakan radio cepat (FRB) adalah salah satu fenomena astronomi paling kuat dan misterius saat ini. Peristiwa sementara ini terdiri dari semburan yang mengeluarkan lebih banyak energi dalam satu milidetik daripada Matahari dalam tiga hari.

Sementara sebagian besar semburan berlangsung hanya milidetik, ada kasus yang jarang terjadi di mana FRB ditemukan berulang. Sementara para astronom masih tidak yakin apa penyebabnya dan pendapat bervariasi, observatorium khusus dan kolaborasi internasional telah secara dramatis meningkatkan jumlah peristiwa yang tersedia untuk dipelajari.

Sebuah observatorium terkemuka adalah Eksperimen Pemetaan Intensitas Hidrogen Kanada (CHIME), sebuah teleskop radio generasi berikutnya yang terletak di Observatorium Astrofisika Radio Dominion (DRAO) di British Columbia, Kanada.

Berkat bidang pandangnya yang luas dan jangkauan frekuensi yang luas, teleskop ini merupakan alat yang sangat diperlukan untuk mendeteksi FRB (lebih dari 1.000 sumber hingga saat ini!).

Menggunakan jenis algoritme baru, Kolaborasi CHIME/FRB menemukan bukti 25 FRB berulang baru dalam data CHIME yang terdeteksi antara 2019 dan 2021.

Kolaborasi CHIME/FRB terdiri dari astronom dan astrofisikawan dari Kanada, AS, Australia, Taiwan, dan India.

Institusi mitranya meliputi DRAO, Institut Dunlap untuk Astronomi dan Astrofisika (DI), Institut Perimeter untuk Fisika Teoretis, Institut Kanada untuk Astrofisika Teoretis (CITA), Institut Astronomi Anton Pannekoek, Observatorium Astronomi Radio Nasional (NRAO), Institut Astronomi dan Astrofisika, Pusat Nasional Radio Astrofisika (NCRA), dan Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), dan beberapa universitas dan institut.

Terlepas dari sifat misteriusnya, FRB ada di mana-mana dan perkiraan terbaik menunjukkan bahwa peristiwa tiba di Bumi kira-kira seribu kali sehari di seluruh langit. Tak satu pun dari teori atau model yang diusulkan hingga saat ini dapat sepenuhnya menjelaskan semua sifat semburan atau sumbernya.

Sementara beberapa diyakini disebabkan oleh bintang neutron dan lubang hitam (disebabkan oleh kepadatan energi tinggi di sekitarnya), yang lain terus menentang klasifikasi. Karena itu, teori lain bertahan, mulai dari pulsar dan magnetar hingga GRB dan komunikasi luar angkasa.

CHIME awalnya dirancang untuk mengukur sejarah ekspansi alam semesta melalui deteksi hidrogen netral.

Kira-kira 370.000 tahun setelah Big Bang, Alam Semesta diresapi oleh gas ini, dan satu-satunya foton adalah sisa radiasi dari Big Bang – Cosmic Microwave Background (CMB) – atau yang dilepaskan oleh atom hidrogen netral.

Karena alasan ini, para astronom dan kosmolog menyebut periode ini sebagai 'Zaman Kegelapan', yang berakhir kira-kira 1 miliar tahun setelah Big Bang ketika bintang dan galaksi pertama mulai mengionisasi ulang hidrogen netral (Era Reionisasi).

Secara khusus, CHIME dirancang untuk mendeteksi panjang gelombang cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh hidrogen netral, yang dikenal sebagai garis hidrogen 21 sentimeter. Dengan cara ini, para astronom dapat mengukur seberapa cepat Alam Semesta mengembang selama 'Zaman Kegelapan' dan membuat perbandingan dengan era kosmologis selanjutnya yang dapat diamati.

Namun, CHIME telah membuktikan dirinya cocok untuk mempelajari FRB, berkat bidang pandangnya yang luas dan rentang frekuensi yang dicakupnya (400 hingga 800 MHz). Ini adalah tujuan dari Kolaborasi CHIME/ FRB, yaitu untuk mendeteksi dan mengkarakterisasi FRB dan melacaknya kembali ke sumbernya.

Seperti yang dikatakan Rekan Postdoctoral Dunlap dan penulis utama Ziggy Pleunis kepada Universe Today, setiap FRB dijelaskan oleh posisinya di langit dan kuantitas yang dikenal sebagai Ukuran Dispersi (DM). Ini mengacu pada waktu tunda dari frekuensi tinggi ke frekuensi rendah yang disebabkan oleh interaksi semburan dengan material saat bergerak melalui ruang.

Dalam makalah yang dirilis pada Agustus 2021, Kolaborasi CHIME/FRB mempresentasikan katalog sampel besar pertama FRB yang berisi 536 peristiwa yang terdeteksi oleh CHIME antara 2018 dan 2019, termasuk 62 semburan dari 18 sumber berulang yang dilaporkan sebelumnya.

Untuk studi terbaru ini, Pleunis dan rekan-rekannya mengandalkan algoritme pengelompokan baru yang mencari beberapa peristiwa yang terletak bersama di langit dengan DM serupa.

"Kita dapat mengukur posisi langit dan dispersi ledakan radio cepat hingga presisi tertentu yang bergantung pada desain teleskop yang digunakan," kata Pleunis.

"Algoritme pengelompokan mempertimbangkan semua semburan radio cepat yang terdeteksi oleh teleskop CHIME dan mencari kelompok FRB yang memiliki posisi langit yang konsisten dan ukuran dispersi dalam ketidakpastian pengukuran. Kami kemudian melakukan berbagai pemeriksaan untuk memastikan semburan dalam sebuah kelompok benar-benar datang dari sumber yang sama."

Dari lebih dari 1.000 FRB yang terdeteksi hingga saat ini, hanya 29 yang diidentifikasi berulang. Terlebih lagi, hampir semua FRB berulang ditemukan berulang dengan cara yang tidak teratur. Satu-satunya pengecualian adalah FRB 180916, ditemukan oleh para peneliti di CHIME pada tahun 2018 (dan dilaporkan pada tahun 2020 ) yang berdenyut setiap 16,35 hari.

Dengan bantuan algoritme baru ini, kolaborasi CHIME/FRB mendeteksi 25 sumber berulang baru, hampir dua kali lipat jumlah yang tersedia untuk dipelajari. Selain itu, tim mencatat beberapa fitur yang sangat menarik yang dapat memberikan wawasan tentang penyebab dan karakteristiknya. Seperti yang ditambahkan Pleunis:

"Ketika kami dengan hati-hati menghitung semua semburan radio cepat kami dan sumber yang berulang, kami menemukan bahwa hanya sekitar 2,6 persen dari semua semburan radio cepat yang kami temukan berulang.

Untuk banyak sumber baru kami hanya mendeteksi beberapa semburan, yang membuat sumber cukup tidak aktif. Hampir tidak aktif seperti sumber yang hanya kita lihat sekali.

“Dengan demikian, kami tidak dapat mengesampingkan bahwa sumber yang sejauh ini kami hanya melihat satu semburan, pada akhirnya akan menunjukkan semburan berulang juga. Ada kemungkinan bahwa semua sumber semburan radio cepat pada akhirnya berulang, tetapi banyak sumber yang tidak terlalu aktif.

Penjelasan apa pun untuk semburan radio cepat harus dapat menjelaskan mengapa beberapa sumber hiperaktif sementara yang lain sebagian besar diam."

Temuan ini dapat membantu menginformasikan survei di masa depan, yang akan mendapat manfaat dari teleskop radio generasi mendatang yang akan beroperasi di tahun-tahun mendatang.

Ini termasuk Observatorium Array Kilometer Persegi (SKAO), yang diperkirakan akan mengumpulkan cahaya pertamanya pada tahun 2027. Terletak di Australia, teleskop 128 piringan ini akan digabungkan dengan susunan MeerKAT di Afrika Selatan untuk menciptakan teleskop radio terbesar di dunia.

Sementara itu, tingkat luar biasa di mana FRB baru terdeteksi (termasuk peristiwa berulang) dapat berarti bahwa astronom radio dapat mendekati terobosan!