Asal muasal ledakan radio yang misterius dan memecahkan rekor yang aneh dan mirip gelembung

Teleskop Luar Angkasa Hubble mengungkap tempat lahirnya ledakan yang memecahkan rekor.

• Fast radio burst (FRB) merupakan yang paling kuat dan terjauh hingga saat ini
• Para astronom menemukan bahwa semburan radio cepat tidak berasal dari satu galaksi, melainkan dari sekelompok galaksi yang sedang menuju kemungkinan penggabungan.

Pada musim panas 2022, para astronom mendeteksi ledakan radio cepat (FRB) terkuat yang pernah diamati. Dan datang dari situs yang sudah ada sejak pertengahan tahun lalu ledakan besar ituItu juga merupakan FRB terjauh yang pernah diamati hingga saat ini.

Sekarang, dipimpin oleh para astronom Universitas Barat Laut Kami telah mengidentifikasi tempat kelahiran objek luar biasa ini, yang sungguh menarik.

Menggunakan gambar dari NASA'S Teleskop Luar Angkasa Hubblepara peneliti menelusuri FRB hingga tidak ada Satu Galaxy tapi setidaknya grup Tujuh Galaksi. Galaksi-galaksi di cluster tersebut tampaknya berinteraksi satu sama lain, bahkan mungkin sedang menuju kemungkinan penggabungan. Gugusan galaksi seperti ini jarang terjadi dan mungkin telah menciptakan kondisi yang memicu ledakan radio dengan cepat.

Penemuan tak terduga ini dapat menantang model ilmiah tentang bagaimana dan apa yang menghasilkan FRB.

Gambar galaksi dari Teleskop Luar Angkasa Hubble yang menampung ledakan radio yang sangat cepat dan kuat, FRB 20220610A. Sensitivitas dan ketajaman Hubble mengungkap sekelompok galaksi kompak yang mungkin sedang dalam proses penggabungan. Mereka ada ketika alam semesta baru berumur 5 miliar tahun. FRB 20220610A pertama kali ditemukan pada 10 Juni 2022 oleh teleskop radio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) di Australia Barat. Teleskop Sangat Besar milik European Southern Observatory di Chile mengkonfirmasi bahwa ledakan radio cepat datang dari jauh. Kredit gambar: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

“Tanpa pencitraan Hubble, masih menjadi misteri apakah ledakan radio cepat ini berasal dari satu galaksi homogen atau dari suatu sistem yang saling berinteraksi,” kata Alexa Gordon dari Northwestern University, yang memimpin penelitian. “Lingkungan seperti ini – lingkungan eksotik – yang mendorong kita menuju pemahaman yang lebih baik tentang misteri ledakan radio yang cepat.”

Gordon mempresentasikan penelitian ini pada pertemuan ke-243 American Astronomical Society di New Orleans, Louisiana. “Mendeteksi lingkungan ledakan radio cepat terjauh menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble” pada 9 Januari sebagai bagian dari sesi tentang “Fenomena energi tinggi dan asal usulnya“.

Gordon adalah seorang mahasiswa pascasarjana astronomi di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg Northwestern, di mana ia dibimbing oleh rekan penulis studi Wen-Fei Fong, seorang profesor fisika dan astronomi. Fung dan Gordon juga merupakan anggota Pusat Eksplorasi dan Penelitian Interdisipliner Astrofisika (CIERA).

Lahir dari gelembung?

Semburan radio cepat (FRB) menyala dan menghilang dalam hitungan milidetik. Ini adalah semburan radio pendek dan kuat yang menghasilkan lebih banyak energi dalam satu ledakan cepat daripada yang dipancarkan Matahari kita dalam satu tahun penuh. Pemecahan rekor fast radio burst (FRB) (dijuluki FRB 20220610A) bahkan lebih ekstrim dari pendahulunya.

Tidak hanya empat kali lebih aktif dibandingkan FRB terdekat, ia juga merupakan FRB terjauh yang pernah ditemukan. Saat FRB 20220610A muncul, alam semesta baru berusia 5 miliar tahun. (Sebagai perbandingan, alam semesta kini berusia 13,8 miliar tahun.)

Gambar galaksi dari Teleskop Luar Angkasa Hubble yang menampung ledakan radio yang sangat cepat dan kuat, FRB 20220610A. Sensitivitas dan ketajaman Hubble mengungkap sekelompok galaksi kompak yang mungkin sedang dalam proses penggabungan. Mereka ada ketika alam semesta baru berumur 5 miliar tahun. FRB 20220610A pertama kali ditemukan pada 10 Juni 2022 oleh teleskop radio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) di Australia Barat. Teleskop Sangat Besar milik European Southern Observatory di Chile mengkonfirmasi bahwa ledakan radio cepat datang dari jauh. Kredit gambar: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

Dalam pengamatan awal, ledakan tersebut tampaknya berasal dari dekat gelembung amorf yang tidak teridentifikasi, yang awalnya dianggap oleh para astronom sebagai sebuah galaksi tak beraturan atau sekelompok tiga galaksi jauh. Namun, dalam perkembangan baru, gambar jelas yang diambil oleh Hubble kini menunjukkan bahwa gumpalan tersebut mungkin setidaknya berjumlah tujuh galaksi yang berdekatan satu sama lain. Faktanya, galaksi-galaksi tersebut sangat berdekatan sehingga semuanya bisa masuk ke dalam galaksi kita Bima Sakti.

“Ada beberapa bukti bahwa anggota kelompok berinteraksi,” kata Fong. “Dengan kata lain, mereka mungkin merupakan materi komersial atau mungkin sedang dalam proses penggabungan. Gugus galaksi ini (disebut gugus kompak) adalah lingkungan yang sangat langka di alam semesta dan merupakan struktur galaksi terpadat yang kita ketahui.”

“Interaksi ini bisa memicu ledakan pembentukan bintang,” kata Gordon. “Ini mungkin menunjukkan bahwa nenek moyang FRB 20220610A dikaitkan dengan populasi bintang yang cukup baru, sesuai dengan apa yang telah kami pelajari dari FRB lainnya.”

“Meskipun ratusan peristiwa FRB telah terdeteksi sejauh ini, hanya sebagian kecil dari peristiwa tersebut yang telah dipetakan ke galaksi induknya,” kata rekan penulis studi Yuexin (Vic) Dong, seorang peneliti lulusan NSF dan PhD di bidang astronomi. mahasiswa di lab Fung dan anggota CIERA. “Dalam pecahan kecil ini, hanya sedikit yang berasal dari lingkungan galaksi yang padat, namun tidak ada satu pun yang terlihat dalam kelompok kompak seperti itu. Jadi, tempat kelahiran mereka sungguh langka.”

Ledakan misterius

Meskipun para astronom telah mendeteksi sebanyak 1.000 semburan radio cepat sejak pertama kali terdeteksi pada tahun 2007, sumber di balik kilatan cahaya yang menyilaukan tersebut sebagian besar masih belum diketahui secara pasti. Meskipun para astronom belum mencapai konsensus mengenai mekanisme potensial di balik FRB, mereka umumnya sepakat bahwa FRB pasti melibatkan objek kompak, seperti FRB. Lubang hitam atau Bintang neutron.

Dengan mengungkap sifat sebenarnya dari semburan radio cepat, para astronom tidak hanya dapat mempelajari fenomena misterius, tetapi juga mengetahui sifat sebenarnya dari alam semesta itu sendiri. Ketika gelombang radio dari semburan radio cepat akhirnya bertemu dengan teleskop kita, gelombang tersebut telah menempuh perjalanan miliaran tahun dari alam semesta awal yang jauh. Selama perjalanan melintasi alam semesta, mereka berinteraksi dengan materi di sepanjang perjalanan.

“Gelombang radio, khususnya, sensitif terhadap materi apa pun yang mengganggu sepanjang garis pandang – dari lokasi FRB hingga kita,” kata Fung. “Artinya gelombang tersebut harus merambat melalui awan material apa pun di sekitar lokasi ledakan radio cepat, melewati galaksi induk, melewati alam semesta, dan akhirnya melewati Bima Sakti. Melalui penundaan waktu pada sinyal FRB itu sendiri, kita dapat mengukur jumlah semua kontribusi ini.”

Untuk mengeksplorasi lebih jauh FRB dan asal usulnya, para astronom perlu menemukan dan mempelajarinya lebih lanjut. Seiring dengan semakin sensitifnya teknologi, Gordon mengatakan akan ada lebih banyak penemuan – dan bahkan mungkin rekaman semburan radio yang sangat samar dan cepat – yang akan segera terjadi.

“Dengan sampel FRB jauh yang lebih besar, kita dapat mulai mempelajari evolusi FRB dan karakteristik inangnya dengan menghubungkannya dengan FRB terdekat dan bahkan mungkin mulai mengidentifikasi kelompok yang lebih eksotik,” kata Dong.

“Dalam waktu dekat, eksperimen FRB akan meningkatkan sensitivitasnya, sehingga menghasilkan tingkat deteksi FRB yang belum pernah terjadi sebelumnya pada jarak ini,” kata Gordon. “Para astronom akan segera mengetahui betapa uniknya lingkungan ledakan radio yang cepat ini.”

Referensi: “Ledakan radio cepat di gugus galaksi kompak di Z “~1” Ditulis oleh Alexa C. Gordon, Wen-fai Fong, Sunil Simha, Yuxin Dong, Charles D. Kilpatrick, Adam T. Deller, Stuart D. Ryder, Tarraneh Eftekhari, Marcin Glowacki, Lachlan Marnoch, August R. Muller , Anya E.Nugent, Antonella Palmez, J. Xavier Prochaska, Mark Ravelski, Ryan M. Shannon dan Nicholas Tychos, 17 November 2023, Astrofisika > Astrofisika galaksi.
arXiv:2311.10815

Studi ini didukung oleh National Science Foundation (nomor penghargaan AST-1909358, AST-2047919 dan AST-2308182), David and Lucile Packard Foundation, Alfred P. Sloan Foundation, Research Foundation for the Advancement of Science dan NASA ( nomor penghargaan GO-17277). Para astronom pertama kali menemukan FRB 20220610A menggunakan Australian Square Kilometer Array Pathfinder Radio Telescope di Australia Barat dan kemudian mengkonfirmasi asal usulnya dengan European Southern Observatory. Teleskop yang sangat besar Di Chile.