FAST, Teleskop Radio Terbesar di Dunia, Memperbesar Sumber Kosmik yang Marah

0



Ledakan radio cepat, atau FRB, adalah salah satu misteri terbesar alam semesta kita. Berasal dari luar angkasa, ledakan ini dapat berkedip dan memudar dalam hitungan milidetik, namun dalam setiap kejadian dapat melepaskan energi sebanyak yang dilakukan matahari dalam setahun. Mereka muncul di seluruh langit beberapa kali sehari, tetapi sebagian besar tampak sebagai peristiwa satu kali dan karenanya sulit ditangkap. Pertama kali ditemukan pada tahun 2007, FRB telah menantang dan menggoda para ilmuwan yang berusaha mengungkap asal-usul mereka yang tidak jelas dan menggunakannya sebagai alat unik untuk menyelidiki kedalaman ruang intergalaksi.

Sekarang, dengan menggunakan teleskop radio piringan tunggal terbesar di dunia, tim internasional telah melaporkan rangkaian peristiwa FRB terbesar yang pernah terdeteksi dalam sejarah. Berdasarkan kertas mereka diterbitkan di Alam hari ini, antara Agustus dan Oktober 2019, Teleskop radio Spherical Aperture Spherical (FAST) lima ratus meter di barat daya China mencatat total 1.652 ledakan singkat dan terang dari satu sumber FRB berulang di galaksi kerdil yang berjarak tiga miliar tahun cahaya. Selain secara dramatis meningkatkan jumlah total peristiwa FRB yang diketahui, pengamatan juga mengungkapkan rentang kecerahan yang sangat luas di antara peristiwa yang direkam, menawarkan petunjuk baru tentang sifat astrofisika dari sumber misterius mereka.

“Studi ini sangat teliti, dengan tingkat detail dan sensitivitas yang belum pernah kami alami sebelumnya,” kata astrofisikawan Emily Petroff dari University of Amsterdam di Belanda dan McGill University di Kanada, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. “Analisis mendalam dari sumber individu seperti itu akan menjadi prioritas utama dalam penelitian FRB dalam waktu dekat.”

Sebuah Bevy of Bursts

FRB pertama menghantam astrofisikawan seperti petir dari langit biru yang cerah; tidak ada teori yang memprediksi keberadaan mereka. Awalnya, para peneliti tidak tahu apa itu ledakan itu, dan bergegas untuk menemukan ide. Penjelasan untuk FRB berkisar dari letusan magnet yang sangat besar pada bintang neutron yang berputar hingga emisi dari pesawat luar angkasa alien yang melompati bintang. Untuk sementara waktu—sebelum FAST dan teleskop pemburu FRB lainnya mulai beroperasi—lelucon yang beredar di antara para ahli teori adalah bahwa teori FRB melebihi jumlah kejadian FRB yang diketahui itu sendiri.

Baru pada tahun 2016 pengamat mendeteksi sumber berulang pertama, bernama FRB 121102. Statistik yang diambil dari katalog deteksi yang terus berkembang kini mengungkapkan bahwa sekitar 20 persen FRB terjadi lebih dari sekali, dan sumber berulang ini memungkinkan para astronom untuk membuat lebih banyak pengamatan tindak lanjut yang rinci. FRB 121102 adalah sumber terbaik yang dipelajari sejauh ini. Sebelum induk peristiwa baru FAST, para ilmuwan yang menggunakan teleskop radio lain telah melaporkan hampir 350 FRB dari sumber ini, yang terletak di galaksi tempat banyak bintang muda terbentuk. “Dengan sumber yang berulang, teleskop lain biasanya mendapatkan suatu tempat antara dua dan seratus pulsa. FAST melakukan lebih dari seribu, yang luar biasa,” kata Petroff.

Berkat sensitivitas FAST yang belum pernah terjadi sebelumnya, FAST dapat menangkap pulsa yang kurang energik yang tidak dapat ditangkap oleh teleskop lain, kata Di Li, penulis utama makalah dan kepala ilmuwan FAST. Ketika tim melakukan pengamatan uji selama fase commissioning teleskop, mereka memperhatikan bahwa FRB 121102 berada dalam hiruk-pikuk aktivitas, sering memancarkan pulsa terang. Jadi, mereka memutuskan untuk menyisihkan sekitar satu jam setiap hari untuk memantaunya. Semburan itu ternyata jauh lebih intensif dari yang diperkirakan. Selama beberapa episode, ada sekitar satu setiap 30 detik.

Semburan terbagi menjadi dua jenis: yang memiliki kecerahan tinggi dan lainnya dengan kecerahan rendah. Ini mungkin menunjukkan dua mekanisme fisik berbeda yang bertanggung jawab atas ledakan tersebut, kata rekan penulis studi Duncan Lorimer, dari West Virginia University, yang ikut menemukan FRB pertama pada 2007.

Namun, belum jelas apa mekanismenya. Meski begitu, karena ensemble pulsa menunjukkan energi tinggi dan tidak menunjukkan periodisitas jangka pendek (yang akan menunjukkan sumber yang berputar atau mengorbit pada kecepatan tertentu), Li percaya bahwa dia dan rekan-rekannya telah sangat membatasi kemungkinan bahwa FRB 121102 berasal dari objek kompak yang terisolasi seperti bintang neutron yang berputar atau lubang hitam.

Yang lain ragu-ragu untuk menarik kesimpulan yang sama. Misalnya, sumber FRB 121102 masih bisa berupa magnetar, jenis bintang neutron khusus dengan medan magnet permukaan yang sangat kuat, kata fisikawan teoretis Zigao Dai dari Universitas Sains dan Teknologi China di Hefei. Magnetar dapat mengalami “gempa bintang” ketika lapisan luarnya menyesuaikan diri di bawah tekanan yang disebabkan oleh pergeseran mendadak dalam medan magnet bintang. Sama seperti gempa bumi di Bumi yang dapat dipicu oleh mekanisme yang berbeda, seperti pergerakan lempeng tektonik atau tumbukan asteroid, “masih mungkin bagi magnetar, misalnya, untuk melalui gempa bintang dan sering terkena asteroid di sekitarnya. itu juga—skenario yang mungkin terjadi di galaksi [FRB 121102] tinggal,” Dai menjelaskan.

FRB di jalur CEPAT

“FAST sangat hebat dalam studi seperti ini—analisis mendalam dari sumber berulang,” kata Lorimer. Meskipun tidak terlalu mahir dalam menemukan FRB, sensitivitasnya yang luar biasa memungkinkannya mendeteksi hal-hal yang terlewatkan oleh teleskop lain. Inilah sebabnya mengapa untuk studi FRB, FAST bekerja paling baik bersama-sama dengan teleskop radio lainnya, seperti Eksperimen Pemetaan Intensitas Hidrogen Kanada (CHIME), yang merupakan pembangkit tenaga listrik untuk menemukan FRB di mana saja di langit di atas berkat bidang pandangnya yang luas.

Awal tahun ini, FAST mengumumkan panggilan terbuka kedua untuk proposal, dengan 15 hingga 20 persen dari total waktu pengamatan teleskop tersedia untuk komunitas internasional. FAST selesai pada tahun 2016, menggantikan Teleskop Arecibo yang ikonik di Puerto Rico sebagai teleskop radio piringan tunggal terbesar di dunia.

Petroff, yang merupakan anggota dari kolaborasi CHIME/FRB, mengatakan bahwa timnya sekarang telah mendaftar dan mendapatkan penghargaan waktu pengamatan di FAST. Menurut Li, pengamatan untuk program internasional yang disetujui telah dimulai. Karena perjalanan internasional masih dibatasi karena COVID-19, ilmuwan asing untuk saat ini terbatas pada operasi jarak jauh, dan diharuskan menyerahkan bukti identitas, biasanya salinan halaman informasi paspor mereka, untuk akses.

“Kami telah bekerja dengan ilmuwan individu untuk mengurangi kekhawatiran mereka dan mencari cara alternatif untuk mengirimkan informasi pribadi,” catatan Li. “Staf FAST dengan hangat menyambut mereka untuk datang dan berkunjung setelah perjalanan internasional normal, semoga segera.”

Masa Depan Radikal

FAST akan terus memantau FRB 121102 sambil mencari sumber berulang lainnya, kata Li. Bahkan, dia menggoda, timnya telah bekerja pada sumber lain, yang belum diungkapkan kepada publik, yang berperilaku “lebih radikal” daripada FRB 121102. Mempelajari sistem FRB run-of-the-mill serta “radikal”, kata Dai , sangat penting untuk memahami apa yang mungkin dan tidak mungkin untuk FRB—dan dengan demikian seperti apa sifat aslinya. Membuat terobosan lebih lanjut, katanya dan para ahli lainnya, mungkin memerlukan upaya terkoordinasi dari beberapa teleskop di seluruh dunia yang mengamati berbagai jenis cahaya langit—juga dalam neutrino dan gelombang gravitasi.

“Saya akan mengatakan astronomi FRB masih dalam fase remaja,” kata Lorimer. “Kami tahu cukup banyak tentang FRB, tetapi masih ada sejumlah ‘sakit tumbuh’ dengan banyak teori.” Langkah selanjutnya adalah terus menentukan galaksi rumah untuk sebanyak mungkin sumber, melakukan analisis mendalam terhadap sistem individu seperti yang telah dilakukan Li dan timnya dengan FAST. Dengan upaya yang cukup besar dan, mungkin, sedikit keberuntungan dalam menemukan repeater yang lebih hiruk pikuk dan FRB satu kali yang radikal, para ilmuwan dapat segera memecahkan misteri kosmik mendalam FRB, dan membuka jendela baru pada fenomena astrofisika berenergi tinggi yang berumur pendek. yang memenuhi alam semesta.

Leave A Reply

Your email address will not be published.