Sifat ledakan radio kosmik yang tidak diketahui

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Salah satu fenomena kosmik paling misterius adalah ledakan radio cepat. Ini adalah sinyal radio berdurasi beberapa milidetik yang tidak diketahui sifatnya, yang dihasilkan dari pelepasan sejumlah besar energi. Lebih dari satu dekade telah berlalu sejak penemuan mereka, tetapi ahli astrofisika masih mencoba mencari tahu mekanisme kemunculannya. Para peneliti mengutip bintang neutron, lubang hitam, dan bahkan pemancar peradaban asing sebagai sumber yang mungkin.

Sinyal misterius

Dengan ledakan radio yang cepat, dalam milidetik, energi yang dilepaskan sebanyak yang dipancarkan Matahari selama beberapa puluh ribu tahun. Hipotesis utama adalah bahwa mereka disebabkan oleh peristiwa bencana, seperti penggabungan dua bintang neutron, kilatan dari penguapan lubang hitam, atau transformasi pulsar menjadi lubang hitam. Untuk waktu yang lama, diyakini bahwa ledakan radio hanya dapat terjadi sekali, tetapi pada tahun 2015 ditemukan bahwa ledakan radio cepat yang direkam sebelumnya FRB 121102 diulang secara non-periodik.

FRB 121102 terletak di galaksi kerdil yang berjarak tiga miliar tahun cahaya dari Bumi, dan selama beberapa tahun tetap menjadi satu-satunya sumber ledakan radio berulang yang diketahui, meskipun telah dilakukan pencarian dengan cermat. Namun, pada Januari 2019, sebuah artikel oleh para ilmuwan dari kolaborasi Kanada CHIME muncul di jurnal Nature, di mana dilaporkan tentang pendaftaran ulang sinyal dari sumber lain - 180814. J0422 + 73. Teleskop radio interferometrik CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) telah merekam enam ledakan radio cepat yang berasal dari galaksi yang berjarak 1,3 miliar tahun cahaya.

Sinyal dalam struktur frekuensi dan karakteristik spektralnya mirip dengan sinyal dari FRB 121102, yang menunjukkan mekanisme yang sama dalam pembentukannya dan sifat sumbernya yang sama. Penemuan ini menunjukkan adanya jenis ledakan radio cepat yang terpisah, yang tidak dapat disebabkan oleh peristiwa bencana justru karena pengulangannya.

Galaksi sunyi

Pada Agustus 2019, tim ilmuwan internasional pertama kali mengidentifikasi sumber ledakan radio cepat tunggal FRB 180924, yang berasal dari galaksi yang berjarak empat miliar tahun cahaya.

Menggunakan interferometer radio ASKAP yang terletak di Australia, para astronom menentukan lokasi sumber FRB, dan kemudian menghitung jaraknya dengan menganalisis data dari teleskop optik berbasis darat Gemini, Keck dan VLT. Ternyata semburan radio terjadi di galaksi masif seukuran Bima Sakti, 13 ribu tahun cahaya dari pusatnya. Ciri khas galaksi adalah tidak adanya proses kelahiran bintang baru.

Ini berbeda dengan sinyal berulang FRB 121102, yang terletak di wilayah pembentukan bintang aktif. Jadi, ledakan radio cepat tunggal dan berulang harus memiliki asal yang berbeda. Dalam kasus FRB 121102, sinyal radio tampaknya melewati medan magnet yang kuat di sekitar magnetar, jenis khusus bintang neutron.

Segera, para astronom di Institut Teknologi California di Amerika Serikat melaporkan penemuan ledakan radio cepat lainnya FRB 190523, yang juga terjadi di lingkungan yang relatif tenang - di galaksi yang analog dengan Bima Sakti dan berjarak 7,9 miliar tahun cahaya. dari bumi.

Kedua penemuan ini menyangkal bahwa ledakan radio cepat hanya dapat terjadi di galaksi kerdil muda yang mengandung sejumlah besar magnetar.

Delapan kembar

Pada Agustus 2019, sebuah artikel oleh CHIME kolaborasi Kanada muncul di repositori pracetak arXiv.org, yang melaporkan deteksi delapan sinyal radio berulang. Dua sumber sinyal radio - FRB 180916 dan FRB 181119 - berkedip lebih dari dua kali (masing-masing sepuluh dan tiga kali), sisanya mengirim sinyal radio berulang hanya sekali, dengan jeda terpanjang antara perekaman gelombang radio adalah 20 jam. Menurut para peneliti, ini mungkin menunjukkan bahwa banyak FRB sebenarnya berulang, tetapi beberapa lebih aktif daripada yang lain.

Sebagian besar dari delapan ledakan radio cepat baru menunjukkan penurunan frekuensi sinyal dengan setiap ledakan berulang, yang mungkin menjadi kunci untuk memahami mekanisme yang menghasilkan fenomena ini. Selain itu, FRB 180916 memiliki tingkat dispersi sinyal terendah, yang menunjukkan kedekatan relatif dari sumber ke Bumi. Itu juga bisa membantu menentukan sifat ledakan radio, para peneliti menyimpulkan.

Bintang neraka

Pada akhir musim panas 2019, para ilmuwan di Pusat Nasional Radioastrofisika di India melaporkan bahwa magnetar masih menjadi salah satu sumber ledakan radio cepat yang paling mungkin (setidaknya yang berulang).

Magnetar anomali XTE J1810-197 diamati dengan Teleskop Radio Giant Metrewave. Pulsa milidetik emisi radio direkam, menyerupai kilatan dari pengulangan FRB 180814. J0422 + 73.

Magnetar ini terletak 10 ribu tahun cahaya dari Bumi. Ditemukan pada tahun 2003 dan secara bertahap berhenti memancarkan emisi radio pada tahun 2008. Namun, pada tahun 2018, wabah baru terjadi di atasnya, yang juga secara bertahap mulai mereda. Menariknya, magnetar biasanya tidak memancarkan emisi radio, dan XTE J1810-197 adalah sumber pertama dari emisi radio semacam ini. Kelangkaan objek ini, seperti semburan radio yang berulang, telah membuat para ilmuwan percaya bahwa kedua fenomena tersebut mungkin terkait satu sama lain.

lubang berisik

Pada bulan September 2019, para astronom Tiongkok melaporkan bahwa mereka telah mendeteksi ledakan radio berulang cepat (FRB) baru dari FRB 121102. Sinyal dideteksi dengan teleskop radio FAST 500 meter dengan penerima 19 sinar di provinsi Guizhou. Dari akhir Agustus hingga September, tercatat lebih dari 100 lonjakan, yang merupakan jumlah rekor di antara semua FRB yang tercatat.

Pada saat itu, para ilmuwan mulai berasumsi bahwa FRB 121102 adalah lubang hitam supermasif yang melebihi massa Matahari 10-100 juta kali dan menghasilkan medan magnet yang kuat, dan bintang neutron atau plasma yang terpengaruh oleh lubang itu bisa menjadi sumber langsung. sumber flare. Penjelasan lain yang mungkin adalah bahwa FRB 121102 adalah plerion termagnetisasi, sebuah nebula yang didorong oleh angin bintang dari pulsar.

Sementara ledakan radio cepat tetap tidak dapat dijelaskan sejauh ini, banyak data disajikan kepada komunitas ilmiah pada tahun 2019 yang membawa para astronom lebih dekat ke solusinya. Ternyata FRB dapat diulang, dan mereka mungkin sangat sering melakukannya. Dalam hal ini, mereka dihasilkan oleh objek yang agak eksotis seperti bintang neutron (pulsar dan magnetar), yang terletak di media antarbintang yang sesuai. Ledakan tunggal terjadi dalam kondisi kurang turbulen: galaksi di mana pembentukan bintang sangat lambat. Fenomena seperti itu, kemungkinan besar, benar-benar terjadi karena proses bencana.