Para Astronom Menghubungkan Ledakan Radio Cepat Misterius Dengan Gelombang Gravitasi untuk Pertama Kalinya

Sebuah tim kolega dan saya punya bukti yang baru saja diterbitkan in Astronomi Alam untuk apa yang mungkin menghasilkan semburan gelombang radio misterius yang berasal dari galaksi jauh, yang dikenal sebagai semburan radio cepat atau FRB.

Dua bertabrakan bintang neutron—masing-masing inti super padat dari bintang yang meledak—menghasilkan ledakan gelombang gravitasi saat mereka bergabung menjadi “bintang neutron supramasif”.. Tim menemukan bahwa dua setengah jam kemudian mereka menghasilkan FRB ketika bintang neutron runtuh menjadi lubang hitam.

Atau begitulah menurut kami. Bukti kunci yang akan mengonfirmasi atau menyangkal teori kita—kilat optik atau sinar gamma yang datang dari arah ledakan radio cepat—lenyap hampir empat tahun lalu. Dalam beberapa bulan, kita mungkin mendapat kesempatan lain untuk mengetahui apakah kita benar.

Singkat dan Kuat

FRB adalah pulsa gelombang radio yang sangat kuat dari luar angkasa yang berlangsung sekitar seperseribu detik. Menggunakan data dari teleskop radio di Australia, Pathfinder Array Kilometer Persegi Australia (ASKAP), telah ditemukan para astronom bahwa sebagian besar FRB berasal dari galaksi yang sangat jauh miliaran tahun untuk mencapai kita. Tapi apa yang menghasilkan semburan gelombang radio ini telah membingungkan para astronom sejak saat itu deteksi awal di 2007.

Petunjuk terbaik datang dari sebuah objek di galaksi kita yang dikenal sebagai SGR 1935+2154. Ini adalah magnetar, yang merupakan bintang neutron dengan medan magnet sekitar satu triliun kali lebih kuat dari magnet kulkas. Pada tanggal 28 April 2020 menghasilkan a ledakan gelombang radio yang dahsyat—mirip dengan FRB, meski kurang kuat.

Para astronom telah lama meramalkan bahwa dua bintang neutron—biner—bergabung untuk menghasilkan a lubang hitam juga harus menghasilkan semburan gelombang radio. Kedua bintang neutron akan sangat magnetis, dan lubang hitam tidak dapat memiliki medan magnet. Ide adalah hilangnya medan magnet secara tiba-tiba ketika bintang-bintang neutron bergabung dan runtuh menjadi lubang hitam menghasilkan ledakan radio yang cepat. Perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik—begitulah sebagian besar pembangkit listrik menghasilkan listrik. Dan perubahan besar dalam medan magnet pada saat keruntuhan dapat menghasilkan medan elektromagnetik yang kuat dari FRB.

Pencarian Senjata Merokok

Untuk menguji ide ini, Alexandra Moroianu, seorang mahasiswa master di University of Western Australia, mencari penggabungan bintang-bintang neutron yang terdeteksi oleh Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) di Amerika. Gelombang gravitasi yang dicari LIGO adalah riak di ruangwaktu, yang dihasilkan oleh tabrakan dua benda masif, seperti bintang neutron.

LIGO telah menemukan dua penggabungan bintang neutron biner. Yang terpenting, yang kedua, dikenal sebagai GW190425, terjadi ketika teleskop pemburu FRB baru dipanggil BERBUNYI juga operasional. Namun, karena masih baru, CHIME membutuhkan waktu dua tahun untuk merilis kumpulan data pertamanya. Saat melakukannya, Moroianu dengan cepat mengidentifikasi ledakan radio cepat yang dipanggil FRB 20190425A yang terjadi hanya dua setengah jam setelah GW190425.

Menariknya, ada masalah—hanya satu dari dua detektor LIGO yang bekerja saat itu, membuatnya sangat tidak pasti dari mana tepatnya GW190425 berasal. Faktanya, ada kemungkinan lima persen bahwa ini hanya kebetulan.

Lebih buruk lagi, itu Fermi satelit, yang dapat mendeteksi sinar gamma dari penggabungan—“pistol merokok” yang mengonfirmasi asal GW190425—adalah diblokir oleh Bumi pada saat itu.

Tidak Mungkin Menjadi Kebetulan

Namun, petunjuk kritisnya adalah bahwa FRB melacak jumlah total gas yang telah mereka lewati. Kita mengetahui hal ini karena gelombang radio frekuensi tinggi bergerak lebih cepat melalui gas daripada gelombang frekuensi rendah, sehingga perbedaan waktu di antara keduanya memberi tahu kita jumlah gas.

Karena kita tahu kerapatan gas rata-rata alam semesta, kita dapat menghubungkan kandungan gas ini dengan jarak, yang dikenal sebagai Relasi Macquart. Dan jarak yang ditempuh oleh FRB 20190425A hampir cocok untuk jarak ke GW190425. Bingo!

Jadi, sudahkah kita menemukan sumber dari semua FRB? Tidak. Tidak ada cukup bintang neutron yang bergabung di alam semesta untuk menjelaskan jumlah FRB—sebagian pasti masih berasal dari magnetar, seperti yang dilakukan SGR 1935+2154.

Dan bahkan dengan bukti, masih ada 1 dari 200 kemungkinan ini semua bisa menjadi kebetulan yang sangat besar. Namun, LIGO dan dua detektor gelombang gravitasi lainnya, Virgo dan KAGRA, akan hidupkan kembali di bulan Mei tahun ini, dan menjadi lebih sensitif dari sebelumnya, sementara CHIME dan teleskop radio lainnya siap untuk segera mendeteksi FRB apa pun dari penggabungan bintang neutron.

Dalam beberapa bulan, kita mungkin mengetahui apakah kita telah membuat terobosan penting—atau apakah itu hanya sekejap saja.

Clancy W. James ingin mengucapkan terima kasih kepada Alexandra Moroianu, penulis utama studi ini; rekan penulisnya, Linqing Wen, Fiona Panther, Manoj Kovalem (Universitas Australia Barat), Bing Zhang dan Shunke Ai (Universitas Nevada); dan mendiang mentornya, Jean-Pierre Macquart, yang secara eksperimental memverifikasi hubungan jarak gas, yang sekarang dinamai menurut namanya.

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Gambar Kredit: CSIRO/Alex Cherney

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://singularityhub.com/2023/03/30/for-the-first-time-astronomers-have-linked-a-mysterious-fast-radio-burst-with-gravitational-waves/