Gelombang Radio ‘Bintang Magnetik’ Bisa Memecahkan Misteri – Dalam beberapa minggu terakhir, para astronom telah memantau emisi energi tinggi yang aneh dari bangkai bintang yang telah lama mati sekitar 30.000 tahun cahaya jauhnya. Dalam emisi, mereka menemukan sesuatu yang mengejutkan:
ledakan gelombang radio yang dahsyat yang berlangsung hanya beberapa milidetik. Ledakan tersebut, pada kenyataannya, adalah ledakan paling terang yang pernah terlihat dari bintang ini atau dari jenisnya — bintang neutron bermagnet besar yang dikenal sebagai magnetar. premium303
Letusan gelombang radio, meskipun berasal dari galaksi kita sendiri, sangat mirip dengan ledakan radio cepat (FRB) — kilatan radio yang sangat terang dan tipis yang diluncurkan oleh benda-benda tak dikenal yang, hingga kini, hanya diamati datang dari galaksi lain. Meskipun mungkin menimbulkan pertanyaan sebanyak yang dijawab, pengamatan terbaru ini bisa memecahkan setidaknya satu teka-teki seputar asal usul kosmik FRB.
“Tanpa terlalu sering menggunakan kata ‘terobosan’, ini benar-benar sebuah terobosan,” kata Jason Hessels dari Institut Astronomi Radio Belanda dan Universitas Amsterdam. “Ini tidak cukup membawa Anda ke sana, tetapi itu membuat Anda mengambil langkah besar di jalan” untuk memecahkan kasus FRB.
Setidaknya dua observatorium radio melihat ledakan radio baru-baru ini pada akhir April. Tim melacak gelombang radio kembali ke bintang neutron bermagnet tinggi — sisa-sisa bintang yang mungkin berukuran 40 atau 50 kali lebih besar dari matahari — disebut SGR 1935 + 2154. Terletak jauh di dalam cakram Bima Sakti, benda angkasa yang padat dan mati telah menyelipkan radiasi berenergi tinggi ke dalam kosmos selama seminggu atau lebih, seperti yang diketahui dilakukan oleh kelas objek langka yang disebut repeater sinar gamma lembut.
Ini adalah pertama kalinya seseorang melihat kobaran gelombang radio bersamaan dengan rentetan sinar gamma. Dan karena kecerahan yang luar biasa dari semburan radio dan durasi yang singkat, beberapa astronom sekarang berpikir ini adalah model lokal yang bagus untuk FRB yang berasal dari jarak milyaran tahun cahaya.
Meski begitu, membuat tautan renggang itu lebih pasti membutuhkan penilaian yang bijaksana tentang bagaimana sumber ini berbeda dari FRB yang diamati sebelumnya, kata Emily Petroff dari University of Amsterdam. “Seperti biasa dengan FRB, Anda harus memastikan bahwa Anda tidak melewatkan hutan untuk pepohonan. Kita bisa benar-benar terpaku pada satu sumber yang khas. Tapi kami telah melihat berkali-kali — berulang kali selama lima tahun terakhir — itu tidak selalu benar.”
Mencari Penjelasan
FRB telah menjadi salah satu misteri paling membandel di alam semesta selama lebih dari satu dekade. Bepergian dengan kecepatan cahaya, ledakan radio ini biasanya menyapu Bumi setelah melintasi kosmos selama miliaran tahun, menunjukkan bahwa mesin langit apa pun yang menggerakkan mereka ke luar angkasa pasti sangat kuat. Semua semburan yang diamati sejauh ini berasal dari galaksi yang jauh. Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengumpulkan lusinan hipotesis asal-usul fenomena tersebut. Diantaranya adalah lubang hitam yang menguap, bintang-bintang yang mati secara eksplosif, benda-benda yang bertabrakan besar-besaran, dan — mungkin kurang serius — transmisi alien cerdas yang cerewet.
Saat pengamatan menumpuk, hipotesis telah meningkat. Para astronom melihat beberapa semburan yang berulang, membuktikan bahwa apa pun sumber mereka, menghasilkan satu FRB tidak akan menyebabkan kehancuran dirinya sendiri. Tim mulai menangkap semburan dalam waktu nyata, mengarahkan beberapa teleskop untuk menatap ke tempat di langit tempat asal teleskop. Tidak lama kemudian beberapa dari mereka telah dilacak kembali ke galaksi induknya. Tetapi meskipun para astronom telah mengumpulkan data tentang ratusan semburan pada awal tahun 2020, asal-usulnya tetap tidak jelas.
“Setiap kali kami menemukan yang baru, itu berbeda,” kata Petroff. “Saya berharap setiap kali kami menemukan yang baru, itu menegaskan semua yang kami pelajari dari semua yang lain, tetapi tidak pernah seperti itu! Ada begitu banyak variasi; itu membuat kita tetap waspada.”
Deteksi Lokal Kejutan
Para astronom pertama kali melihat ledakan baru menggunakan teleskop radio FRB-hunting CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), sebuah instrumen di barat daya Kanada yang menyerupai empat pipa setengah skateboard yang dirangkai. Sejak dibuka sepenuhnya pada akhir 2018, CHIME telah menemukan ratusan FRB. Yang ini muncul di pinggiran penglihatan teleskop di langit, tetapi sangat kuat sehingga masih mudah dilihat.
“Ini adalah emisi radio yang sangat terang yang berasal dari magnetar,” kata Paul Scholz dari Universitas Toronto, yang melaporkan ledakan tersebut untuk tim CHIME di situs pengamatan astronomi real-time Telegram Astronom. “Apakah ini hubungan antara magnetar dan FRB? Mungkin.”
Setelah melihat pemberitahuan itu, astronom yang berbasis di California Institute of Technology melakukan pemindaian awal terhadap data mereka sendiri dari periode waktu ledakan meledak. Dikumpulkan oleh tiga antena radio di California dan Utah sebagai bagian dari proyek STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2), pengamatan tim Caltech secara khusus dirancang untuk mendeteksi semburan radio cepat yang datang dari dalam Bima Sakti.
Tidak seperti CHIME, STARE2 menangkap peristiwa itu secara langsung, memungkinkan para peneliti menghitung kecerahan ledakan dengan cepat. Menurut perkiraan mereka, jika itu terjadi pada jarak FRB ekstragalaktik terdekat yang diketahui — atau sekitar 500 juta tahun cahaya jauhnya — itu akan tetap mudah dideteksi dari Bumi. (Sebagai perbandingan, galaksi terdekat kita, Andromeda, hanya berjarak 2,5 juta tahun cahaya. Dan kelompok galaksi Virgo, kelompok terdekat dengan kita, berjarak sekitar 53 juta tahun cahaya.) Kepada Caltech’s Shrinivas Kulkarni, kecerahan burst dan durasi milidetik membuatnya menjadi tautan konklusif dengan FRB.
Berdasarkan pengamatan ini, “asal mula yang masuk akal untuk semburan radio cepat adalah magnetar aktif di galaksi lain,” kata Kulkarni, yang merupakan peneliti utama proyek STARE2. “Jika kita menunggu cukup lama, mungkin [magnetar] ini akan meledak [lebih terang].”
Pengamatan ketiga, yang dilakukan oleh tim yang menggunakan observatorium INTEGRAL (Laboratorium Astrofisika Sinar Gamma Internasional) Badan Antariksa Eropa, menyematkan ledakan radio pada magnetar dengan menghubungkannya dengan semburan sinar-X simultan dari objek yang sama. Dan Teleskop Radio Bola Bukaan Lima Ratus Meter (FAST) China telah mendeteksi semburan radio lain dari SGR 1935 + 2154 yang juga menunjuk ke magnetar sebagai sumber ledakan ini. “Saya akan mempertaruhkan gaji setahun untuk lokalisasi itu,” kata Kulkarni.
Ledakan Magnetar
Selama beberapa tahun, banyak bukti telah bersatu untuk menandai magnetar sebagai penyebab FRB. Bintang-bintang neutron ini berputar sangat cepat dan memiliki medan magnet yang sangat besar — kombinasi yang dapat menciptakan letusan radiasi yang sangat besar. Dan para ilmuwan telah mengamati beberapa FRB yang memiliki polarisasi kuat dan “terpelintir”: pengaturan ini menunjukkan bahwa mereka berasal dari sekitar, atau melewati, lingkungan yang sangat magnetis, seperti lingkungan yang mengelilingi mayat-mayat bintang ini.
Tapi gambaran lengkapnya belum terungkap. “Tuduhannya untuk waktu yang lama adalah: ‘Ya, tapi kami belum pernah melihat magnetar di galaksi kita sendiri melakukan apa pun bahkan sedekat terang,’” kata Hessels. “‘Jadi seberapa logiskah magnetar di galaksi lain melakukan ini?'”
Sekarang, dengan penemuan baru ini, para astronom mengamati lebih dekat hubungan antara FRB dan magnetar. “Saya tidak akan mengatakan bahwa ini menutup kesepakatan dan merupakan mata rantai yang hilang atau semacamnya. Ini membuat kita selangkah lebih dekat untuk menemukan hubungan antara benda-benda di galaksi kita sendiri dan apa yang menyebabkan FRB,” kata Petroff.
Para astronom mencatat bahwa meskipun semburan ini lebih terang daripada apa pun yang terlihat datang dari magnetar, ia masih kurang kuat daripada sebagian besar FRB yang diamati dengan beberapa kali lipat. Tidaklah mengherankan bahwa para peneliti mungkin lebih dulu menangkap ledakan yang lebih redup. Semburan seperti itu kemungkinan besar lebih banyak daripada yang sangat terang, seperti gempa yang lebih lemah lebih sering terjadi daripada yang lebih besar. Suar bintang yang lebih kuat mungkin juga menghasilkan semburan radio yang lebih kuat. Beberapa magnetar menghasilkan suar yang sangat besar sehingga mengubah ionosfer Bumi melintasi jarak antarbintang yang luas, meskipun suar berkekuatan super seperti itu sangat jarang terjadi. “Saya ingin tahu,” kata Hessels, “jika kita menangkap salah satu suar raksasa itu, apakah kita akan melihat semburan yang lebih terang yang dengan mudah sebanding dengan FRB?”
Pertanyaan lain yang masih tersisa adalah apakah FRB dapat berasal dari sumber yang berbeda. Sebagian besar dari yang diamati hingga saat ini adalah peristiwa tunggal, tetapi lebih dari selusin di antaranya sekarang diketahui datang berulang kali dari sumber misterius mereka. FRB berulang terdekat, terletak sekitar setengah miliar tahun cahaya dan dikenal sebagai R3, meletus setiap 16 hari. Para ilmuwan menduga aktivitas periodik R3 terkait dengan beberapa objek lain yang terkunci dalam pelukan gravitasinya. Tetapi magnetar SGR 1935 + 2154 tampaknya tidak memiliki pasangan orbit seperti itu.
“Saya harap tidak hanya ada satu jenis FRB,” kata Hessels. “Saya harap dengan menggali lebih dalam, kami menemukan banyak hal pada waktu yang sama.”