June 20, 2021
Hubble Melacak Lokasi Sinyal Radio Misterius Dari Antariksa Antargalaksi

Hubble Melacak Lokasi Sinyal Radio Misterius Dari Antariksa Antargalaksi

Hubble Melacak Semburan Radio Cepat ke Lengan Spiral Galaksi

Mereka datang dari mana saja di langit: kilatan energi radio misterius yang menghilang dalam sekejap mata. Mereka disebut ledakan radio cepat (FRB), dan para astronom telah melihat sekitar 1.000 di antaranya selama 20 tahun terakhir. Tapi mereka datang dan pergi begitu cepat sehingga para peneliti hanya bisa melacak sekitar 15 dari mereka ke galaksi asal mereka, semuanya masif dan jauh dari Bumi. Setelah itu, jejak mereka menjadi dingin. Para astronom belum dapat melacak semburan ke lingkungan tempat gelombang radio dipancarkan. Lokasi mereka dapat memberikan petunjuk penyebab salah satu peristiwa paling misterius dalam astronomi modern.

Para astronom sekarang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble sebagai detektif antargalaksi di jalur misteri kosmik ini. Dengan Hubble mereka telah melacak lima FRB ke lengan spiral lima galaksi jauh. Namun yang mengejutkan, peristiwa dahsyat ini tidak datang dari daerah paling terang, yang berkobar dengan cahaya dari bintang yang besar dan kuat. Petunjuk ini membantu para peneliti mengesampingkan beberapa kemungkinan penjelasan untuk suar cemerlang, seperti kematian eksplosif dari bintang termuda dan paling masif. Hasil para peneliti mendukung teori yang semakin populer, bahwa semburan berasal dari magnetar, sisa-sisa magnet yang sangat kuat dari bintang mati yang runtuh.


Semburan radio cepat, atau FRB, adalah peristiwa luar biasa yang menghasilkan energi sebanyak seperseribu detik seperti yang dilakukan Matahari dalam satu tahun penuh! Para astronom menggunakan NASATeleskop Luar Angkasa Hubble telah melacak lokasi lima FRB singkat dan kuat, yang berada di dekat atau di lengan spiral galaksi induknya. Penelitian ini membantu mengesampingkan beberapa kemungkinan objek bintang yang awalnya dianggap menyebabkan suar cemerlang ini. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Suar Cemerlang Berasal dari Galaksi Besar dan Muda

Para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA telah melacak lokasi lima ledakan radio singkat yang kuat ke lengan spiral lima galaksi yang jauh.

Disebut fast radio bursts (FRBs), peristiwa luar biasa ini menghasilkan energi sebanyak seperseribu detik seperti yang dilakukan Matahari dalam satu tahun. Karena gelombang radio sementara ini menghilang dalam waktu kurang dari sekejap mata, para peneliti mengalami kesulitan melacak dari mana asalnya, apalagi menentukan jenis objek atau objek yang menyebabkannya. Oleh karena itu, sebagian besar waktu, para astronom tidak tahu persis ke mana harus mencari.

Menemukan dari mana ledakan ini berasal, dan khususnya, dari galaksi mana mereka berasal, penting untuk menentukan jenis peristiwa astronomi yang memicu kilatan energi yang begitu kuat. Survei Hubble baru dari delapan FRB membantu peneliti mempersempit daftar kemungkinan sumber FRB.

Flash di Malam Hari

FRB pertama ditemukan dalam data arsip yang direkam oleh observatorium radio Parkes pada 24 Juli 2001. Sejak itu, para astronom telah menemukan hingga 1.000 FRB, tetapi mereka hanya dapat menghubungkan sekitar 15 dari mereka ke galaksi tertentu.

“Hasil kami baru dan menarik. Ini adalah tampilan resolusi tinggi pertama dari populasi FRB, dan Hubble mengungkapkan bahwa lima di antaranya terlokalisasi di dekat atau di lengan spiral galaksi, ”kata Alexandra Mannings dari University of California, Santa Cruz, penulis utama studi tersebut. “Sebagian besar galaksi itu masif, relatif muda, dan masih membentuk bintang. Pencitraan ini memungkinkan kami mendapatkan gagasan yang lebih baik tentang keseluruhan properti galaksi induk, seperti massa dan laju pembentukan bintangnya, serta menyelidiki apa yang terjadi tepat di posisi FRB karena Hubble memiliki resolusi yang sangat bagus. ”

Sisa Host Radio Burst yang Cepat

Para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble telah melacak dua semburan radio singkat yang kuat ke lengan spiral dari dua galaksi yang ditunjukkan di atas. Dua gambar di kiri menunjukkan snapshot Hubble lengkap dari setiap galaksi. Dua gambar yang disempurnakan secara digital di sebelah kanan mengungkapkan struktur spiral setiap galaksi secara lebih rinci. Nama katalog semburan adalah FRB 190714 (baris atas), dan FRB 180924 (baris bawah). Galaksi-galaksi itu jauh dari Bumi, muncul seperti yang terlihat miliaran tahun yang lalu. Garis oval putus-putus di masing-masing dari empat gambar menandai lokasi suar radio yang cemerlang. Kredit: ILMU PENGETAHUAN: NASA, ESA, Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Northwestern) PENGOLAHAN GAMBAR: Alyssa Pagan (STScI)

Dalam studi Hubble, para astronom tidak hanya menyematkan semuanya ke galaksi tuan rumah, tetapi mereka juga mengidentifikasi jenis lokasi asalnya. Hubble mengamati salah satu lokasi FRB pada 2017 dan tujuh lainnya pada 2019 dan 2020.

“Kami tidak tahu apa yang menyebabkan FRB, jadi sangat penting untuk menggunakan konteks saat kami memilikinya,” kata anggota tim Wen-fai Fong dari Universitas Northwestern di Evanston, Illinois. “Teknik ini telah bekerja dengan sangat baik untuk mengidentifikasi nenek moyang jenis transien lain, seperti supernova dan semburan sinar gamma. Hubble juga memainkan peran besar dalam studi tersebut. “

Galaksi dalam studi Hubble ada miliaran tahun yang lalu. Oleh karena itu, para astronom melihat galaksi seperti yang terlihat ketika alam semesta berusia sekitar setengah dari usianya saat ini.

Banyak dari mereka sama besarnya dengan kita Bima Sakti. Pengamatan dilakukan dalam sinar ultraviolet dan inframerah dekat dengan Wide Field Camera 3 Hubble.

Sinar ultraviolet menelusuri cahaya bintang-bintang muda yang dirangkai di sepanjang lengan spiral galaksi. Para peneliti menggunakan gambar inframerah dekat untuk menghitung massa galaksi dan menemukan di mana populasi bintang yang lebih tua berada.

Lokasi, Lokasi, Lokasi

Gambar-gambar tersebut menampilkan keragaman struktur lengan spiral, dari yang terlilit rapat hingga lebih menyebar, mengungkapkan bagaimana bintang-bintang didistribusikan di sepanjang fitur-fitur yang menonjol ini. Lengan spiral galaksi melacak distribusi bintang muda dan masif. Namun, gambar Hubble mengungkapkan bahwa FRB yang ditemukan di dekat lengan spiral tidak berasal dari daerah yang paling terang, yang berkobar dengan cahaya dari bintang yang besar dan kuat. Gambar tersebut membantu mendukung gambaran bahwa FRB kemungkinan besar tidak berasal dari bintang termuda dan paling masif.

Galaksi Host Ledakan Radio Cepat

Berburu lingkungan semburan radio cepat yang misterius (FRB), para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble melacak empat di antaranya ke lengan spiral dari empat galaksi jauh yang ditunjukkan pada gambar. Semburan tersebut dikatalogkan sebagai FRB 190714 (kiri atas), FRB 191001 (kanan atas), FRB 180924 (kiri bawah), dan FRB 190608 (kanan bawah). Karena gelombang radio ini menghilang dalam waktu kurang dari sekejap mata, para peneliti kesulitan melacak dari mana asalnya. Dengan bantuan penglihatan tajam Hubble, para astronom menunjukkan lokasi mereka (dilambangkan dengan garis oval putus-putus) ke lengan spiral galaksi. Kredit: ILMU PENGETAHUAN: NASA, ESA, Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Northwestern) PENGOLAHAN GAMBAR: Alyssa Pagan (STScI)

Petunjuk ini membantu para peneliti mengesampingkan beberapa kemungkinan pemicu jenis suar cemerlang ini, termasuk kematian eksplosif bintang termuda dan paling masif, yang menghasilkan semburan sinar gamma dan beberapa jenis supernova. Sumber lain yang tidak terduga adalah penggabungan bintang neutron, inti bintang yang hancur yang mengakhiri hidup mereka dalam ledakan supernova. Penggabungan ini membutuhkan waktu miliaran tahun untuk terjadi dan biasanya ditemukan jauh dari lengan spiral galaksi yang lebih tua yang tidak lagi membentuk bintang.

Monster Magnetik

Hasil Hubble tim, bagaimanapun, konsisten dengan model terdepan yang FRBs berasal dari ledakan magnetar muda. Magnetar adalah sejenis bintang neutron dengan medan magnet yang kuat. Mereka disebut magnet terkuat di alam semesta, memiliki medan magnet yang 10 triliun kali lebih kuat daripada magnet pintu lemari es. Para astronom tahun lalu mengaitkan pengamatan FRB yang terlihat di galaksi Bima Sakti kita dengan wilayah tempat magnetar yang diketahui berada.

“Karena medan magnetnya yang kuat, magnetar tidak dapat diprediksi,” jelas Fong. “Dalam hal ini, FRB diperkirakan berasal dari flare dari magnetar muda. Bintang masif mengalami evolusi bintang dan menjadi bintang neutron, beberapa di antaranya dapat dimagnetisasi dengan kuat, menyebabkan flare dan proses magnetis pada permukaannya, yang dapat memancarkan cahaya radio. Studi kami cocok dengan gambaran itu dan menyingkirkan baik nenek moyang yang sangat muda atau sangat tua untuk FRB. “

Pengamatan juga membantu para peneliti memperkuat asosiasi FRB dengan galaksi masif pembentuk bintang. Pengamatan berbasis darat sebelumnya dari beberapa kemungkinan galaksi host FRB tidak secara jelas mendeteksi struktur yang mendasarinya, seperti lengan spiral, di banyak galaksi. Oleh karena itu, para astronom tidak dapat mengesampingkan kemungkinan bahwa FRB berasal dari galaksi kerdil yang bersembunyi di bawah galaksi masif. Dalam studi Hubble baru, pemrosesan gambar yang cermat dan analisis gambar memungkinkan para peneliti untuk mengesampingkan galaksi kerdil yang mendasarinya, menurut rekan penulis Sunil Simha dari University of California, Santa Cruz.

Meskipun hasil Hubble menarik, para peneliti mengatakan mereka membutuhkan lebih banyak pengamatan untuk mengembangkan gambaran yang lebih pasti dari kilatan misterius ini dan lebih baik menentukan sumbernya. “Ini adalah bidang yang baru dan menarik,” kata Fong. “Menemukan peristiwa lokal ini adalah bagian utama dari teka-teki, dan potongan puzzle yang sangat unik dibandingkan dengan apa yang telah dilakukan sebelumnya. Ini adalah kontribusi unik Hubble. ”

Hasil tim akan muncul dalam edisi mendatang Jurnal Astrofisika.

Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara NASA dan ESA (Badan Antariksa Eropa). Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, mengelola teleskop tersebut. Institut Sains Teleskop Luar Angkasa (STScI) di Baltimore, Maryland, melakukan operasi sains Hubble. STScI dioperasikan untuk NASA oleh Association of Universities for Research in Astronomy di Washington, DC