Sebuah ledakan radio cepat baru telah ditemukan di daerah yang seharusnya tidak memiliki sumber apapun

Ledakan radio cepat adalah misteri ketika pertama kali diamati. Pada awalnya, setiap FRB mengikuti pola yang sama: gelombang besar energi pada panjang gelombang radio yang berlangsung kurang dari satu detik—kemudian ledakan itu menghilang, tidak pernah terulang. Kami awalnya menduga bahwa FRB mungkin merupakan kerusakan perangkat keras pada detektor kami, tetapi seiring waktu, frekuensi aliran meyakinkan kami bahwa itu nyata.

Sejak itu, kami telah mengidentifikasi Sumber ledakan yang sering terjadi dan menghubungkan FRB ke sumber yang menghasilkan energi di luar pita radio. Ini akhirnya membantu kami menunjuk dari satu sumber: magnetar, atau bintang neutron yang memiliki medan magnet yang sangat kuat.

Sekarang, kenyataan telah hilang dan kunci monyet dilemparkan ke dalam interpretasi yang indah dan sederhana ini. Sumber berulang baru untuk FRB telah diidentifikasi, dan berada di tempat di mana kami tidak berharap menemukan magnet apa pun. Ini tidak berarti bahwa sumbernya tidak magnetar, tetapi kita harus menggunakan beberapa penjelasan yang tidak biasa untuk pembentukannya.

memutar neutron

Magnetar adalah bentuk bintang neutron, yang tersisa setelah bintang yang cukup besar untuk menghasilkan supernova tetapi tidak cukup besar untuk membentuk lubang hitam runtuh. Ketika sisa-sisa ini dikompresi menjadi sup neutron, materi bintang neutron menyusut hingga lebarnya hanya sekitar 20 kilometer. Objek kompak ini mewarisi semua energi rotasi bintang induknya, menyebabkannya berputar dengan kecepatan tinggi, sering kali ditingkatkan dengan penambahan materi yang jatuh dari lingkungannya.

Dalam banyak kasus, rotasi cepat ini menghasilkan pulsar, yang merupakan bintang neutron dengan sumber radiasi yang tampak berkedip cepat saat bintang berotasi. Di tempat lain, bintang neutron berakhir dengan medan magnet yang kuat, menjadikannya magnetar. Garis medan magnet magnetar yang kuat digerakkan oleh rotasinya, sering kali menghasilkan interaksi energi tinggi dengan lingkungannya.

Tapi fenomena energi tinggi ini cenderung tidak bertahan lama, setidaknya dari sudut pandang astronomi. Semua interaksi energik ini dengan lingkungan menyebabkan bintang neutron melepaskan energi, memperlambat rotasinya, dan mengurangi intensitas cahaya apa pun yang dihasilkannya. Misalnya, kereta api magnetik diperkirakan hanya memiliki rentang hidup 10.000 tahun sebelum menghilang ke kehidupan yang lebih tenang.

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

Kombinasi ini – kematian bintang awal dan kehidupan magnetis yang pendek – berarti kita hanya berharap untuk melihat magnetar di daerah dengan banyak bintang muda. Diasumsikan bahwa gugus bintang yang lebih tua telah melihat pembentukan magnetar dan memudar miliaran tahun yang lalu.

Dari mana itu?

Pekerjaan baru, oleh tim internasional yang besar, termasuk tindak lanjut dari penemuan sumber FRB berulang lainnya, yang disebut FRB 20200120E. Untuk menentukan keberadaan FRB 20200120E, tim beralih ke kekuatan analisis Jaringan Interferometrik Sangat Panjang Eropa, yang dapat menggunakan hingga 22 teleskop. tersebar di seluruh dunia. Tim bisa mendapatkan cukup teleskop yang menunjuk ke sumber berulang untuk menggambarkan lima FRB individu.

Cara kerja rekonstruksi data dari teleskop yang berbeda ini, satu percikan tidak akan memberi kita lokasi yang tepat. Atau, satu set situs potensial dapat diidentifikasi. Dengan menggabungkan situs yang sesuai dengan masing-masing semburan ini, para peneliti dapat memberikan lokasi potensial untuk sumber FRB.

Sumber ini ternyata adalah gugus bintang globular di galaksi terdekat M81. Berdasarkan ketidakpastian yang tersisa mengenai lokasi FRB 20200120E dan frekuensi gugus bola dalam M81, tim peneliti memperkirakan bahwa kemungkinan tidak memiliki FRB 20200120E di gugus bola ini adalah sekitar 1 dalam 10.000.

Pencarian situs ini belum mengungkapkan sumber sinyal radio yang konsisten. Tidak ada sumber energi tinggi yang ditemukan, berdasarkan pencarian dengan teleskop sinar-X dan sinar gamma. Oleh karena itu, tidak ada objek berenergi tinggi yang jelas di sana.

Apa yang lama dan baru lagi?

Situs ini aneh. Sebagian besar karakteristik gugus bola adalah bahwa mereka terdiri dari kelompok bintang kuno. Tidak mungkin ada supernova di mana bintang-bintang neutron telah terbentuk selama miliaran tahun. Jadi ini mungkin akan mengesampingkan keberadaan magnet, kan?

Tidak sepenuhnya. Beberapa mekanisme dapat menghasilkan magnetar baik tanpa supernova atau lama setelah itu terjadi. Mekanisme ini sebagian besar bergantung pada bintang pendamping terdekat. Jika pendampingnya adalah bintang biasa, ia bisa memberi makan materi ke bintang katai putih sampai katai itu runtuh menjadi bintang neutron. Atau kelompok katai putih dan bintang neutron yang berbeda dapat melebur, juga menghasilkan bintang neutron. Akhirnya, kita tahu bahwa pendamping biasa dapat “memutar” bintang neutron yang sebelumnya diam dengan memberinya materi.

Salah satu dari proses ini dapat menghasilkan magnetar dalam sekelompok bintang purba. Mungkin sulit untuk menentukan proses mana – jika ada – yang benar-benar terjadi di FRB 20200120E, mengingat tidak adanya aktivitas non-burst dari situs tersebut.

Bagaimanapun, hasilnya menunjukkan bahwa jika magnet adalah sumber dari semua FRB, kita mungkin berharap untuk melihatnya di lingkungan yang jauh lebih luas daripada yang diharapkan sebelum penemuan ini. Kami mungkin tidak ingin mengecualikan pertimbangan sumber non-magnetik.

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