Ledakan radio cepat baru ditemukan di area yang seharusnya tidak memiliki sumber apa pun

Yah, itu aneh —

Sumber dipersempit menjadi sebuah cluster di mana bintang-bintang terlalu tua untuk meledak.

John Timmer – 24 Februari 2022 10 :25 malam UTC

Memperbesar / Konsepsi seniman tentang ledakan energi tinggi yang keluar dari permukaan magnetar.

Ledakan radio yang cepat merupakan teka-teki saat pertama kali terlihat. Pada awalnya, setiap FRB mengikuti pola yang sama: gelombang besar energi dalam panjang gelombang radio yang berlangsung kurang dari satu detik—lalu ledakan itu hilang, tidak pernah terulang. Kami awalnya menduga FRB mungkin merupakan gangguan perangkat keras pada detektor kami, tetapi seiring waktu, pengulangan ledakan meyakinkan kami bahwa itu nyata. Sejak itu, kami telah mengidentifikasi sumber ledakan berulang dan menghubungkan FRB dengan sumber yang menghasilkan energi di luar jangkauan radio. Ini pada akhirnya membantu kami mengarahkan jari ke satu sumber: magnetar, atau bintang neutron yang memiliki medan magnet yang sangat kuat. Sekarang, kenyataan telah pergi dan melemparkan kunci monyet dalam penjelasan yang bagus dan sederhana itu. Sumber berulang FRB baru telah diidentifikasi, dan berada di lokasi di mana kami tidak berharap menemukan magnetar apa pun. Ini tidak berarti bahwa sumbernya bukan dari magnetar, tetapi kita harus menggunakan beberapa penjelasan yang tidak biasa untuk pembentukannya.
Neutron berputar

Magnetar adalah bentuk bintang neutron, yang tersisa setelah runtuhnya bintang yang cukup besar untuk menghasilkan supernova tetapi tidak cukup besar untuk membentuk lubang hitam. Saat sisa itu dikompresi menjadi sup neutron, materi bintang neutron menyusut hingga hanya sekitar 20 kilometer. Benda padat itu mewarisi semua energi rotasi bintang induknya, menyebabkannya berputar dengan kecepatan tinggi, sering kali dilanjutkan dengan penambahan materi yang jatuh dari lingkungannya.

Dalam banyak kasus, rotasi cepat ini menghasilkan pulsar, bintang neutron yang memiliki sumber radiasi yang tampak berkedip cepat seiring waktu dengan rotasi bintang . Di beberapa tempat lain, bintang neutron berakhir dengan medan magnet yang kuat, menjadikannya magnetar. Garis-garis medan magnet magnetar yang kuat diombang-ambingkan oleh rotasinya, sering kali menciptakan interaksi energi tinggi dengan lingkungannya.

Tetapi fenomena energi tinggi ini cenderung tidak bertahan lama, setidaknya dalam istilah astronomi. Semua interaksi energik dengan lingkungan ini menyebabkan bintang neutron melepaskan energi, memperlambat rotasinya, dan mengurangi intensitas cahaya apa pun yang dihasilkannya. Misalnya, magnetar diperkirakan biasanya memiliki rentang hidup dalam urutan hanya 10.000 tahun sebelum menghilang ke keberadaan yang lebih tenang.

Selain itu, supernova yang membentuk magnetar terjadi pada bintang yang relatif muda, biasanya hanya berumur beberapa juta tahun.

Kombinasi ini—kematian bintang awal dan rentang hidup magnetar yang pendek—berarti kita hanya berharap untuk melihat magnetar di daerah dengan banyak bintang muda. Populasi bintang yang lebih tua seharusnya melihat magnetar terbentuk dan menghilang miliaran tahun sebelumnya.

Dari mana itu?

Pekerjaan baru, dilakukan oleh perusahaan besar tim internasional, yang terlibat menindaklanjuti penemuan sumber FRB berulang lainnya, yang disebut FRB 20200120E. Untuk mengidentifikasi di mana FRB 20200120E berada, tim beralih ke kekuatan penyelesaian Jaringan Interferometri Baseline Sangat Panjang Eropa, yang dapat menggunakan sebanyak 22 teleskop yang tersebar di seluruh dunia. Tim berhasil mendapatkan cukup teleskop yang menunjuk ke sumber berulang untuk menggambarkan lima FRB individu.

Cara merekonstruksi data dari teleskop yang berbeda ini bekerja, satu ledakan tidak akan memberi kita lokasi yang tepat. Sebaliknya, berbagai kemungkinan lokasi dapat diidentifikasi. Dengan menggabungkan lokasi yang konsisten dengan masing-masing ledakan ini, para peneliti dapat memberikan kemungkinan lokasi untuk sumber FRB.

Sumber itu ternyata adalah gugus bintang globular di galaksi terdekat M81. Berdasarkan ketidakpastian yang tersisa mengenai lokasi FRB 20200120E dan frekuensi globular cluster di M81, tim peneliti memperkirakan kemungkinan FRB 20200120E tidak berada di globular cluster ini hanya sekitar 1 banding 10.000.

Menelusuri lokasi tersebut tidak mengungkapkan sumber sinyal radio yang terus-menerus. Tidak ada sumber energi tinggi, berdasarkan pencarian menggunakan teleskop sinar-X dan sinar gamma, yang muncul. Jadi, tidak ada objek berenergi tinggi yang jelas di sana.

Yang lama apa yang baru lagi?

Lokasi ini aneh. Gugus bola paling terkenal karena terdiri dari populasi bintang tua. Tidak mungkin ada supernova pembentuk bintang neutron di dalamnya selama miliaran tahun. Jadi itu mungkin harus mengesampingkan keberadaan magnetar, kan? Tidak semuanya. Beberapa mekanisme dapat menghasilkan magnetar baik tanpa supernova atau lama setelah terjadi. Mekanisme ini sebagian besar bergantung pada bintang pendamping terdekat. Jika pendampingnya adalah bintang normal, ia dapat memasukkan materi ke dalam bintang katai putih sampai katai itu runtuh menjadi bintang neutron. Atau berbagai kombinasi katai putih dan bintang neutron dapat bergabung, juga menghasilkan bintang neutron. Akhirnya, kita tahu bahwa pendamping normal dapat “memutar” bintang neutron yang sebelumnya tenang dengan memberinya makan.

Semua proses ini berpotensi menghasilkan magnetar dalam populasi bintang tua. Proses mana—jika salah satunya—telah terjadi di FRB 20200120E yang mungkin sulit untuk diselesaikan, mengingat tidak adanya aktivitas nonburst dari situs.

Bagaimanapun, temuan ini menunjukkan bahwa, seandainya magnetar menjadi sumber dari semua FRB, maka kita mungkin berharap untuk melihatnya dalam jangkauan yang jauh lebih luas. lingkungan daripada yang diperkirakan sebelum penemuan ini. Dan kita mungkin tidak ingin mengesampingkan pertimbangan sumber nonmagnetar dulu.

Alam, 2022. DOI: 10.1038/s41586-021-04354-w (Tentang DOI).

Baca selengkapnya