Pengamatan terbaru yang dilakukan oleh teleskop sinar-X NASA telah memberikan wawasan yang belum pernah ada sebelumnya mengenai semburan radio cepat (FRB), peristiwa kosmik yang kuat dan berumur pendek yang telah membingungkan para astronom. Dengan mempelajari semburan radio cepat dari magnetar di galaksi kita, para ilmuwan telah meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena ini, mengungkap perubahan cepat dalam perilaku magnetar yang mungkin menjelaskan bagaimana FRB dihasilkan. Kredit: SciTechDaily.com
Dengan menggunakan dua teleskop sinar-X NASA, para peneliti mampu memperbesar perilaku tidak menentu dari sebuah bintang mati saat ia melepaskan semburan gelombang radio yang terang dan singkat.
Apa penyebab semburan gelombang radio misterius dari luar angkasa? Para astronom mungkin selangkah lebih dekat untuk memberikan satu jawaban atas pertanyaan tersebut. Dua NASA Teleskop sinar-X baru-baru ini mengamati peristiwa serupa – yang dikenal sebagai ledakan radio cepat – hanya beberapa menit sebelum dan sesudah kejadian tersebut. Pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini mengarahkan para ilmuwan pada jalur untuk lebih memahami peristiwa radio ekstrem ini.
Meski hanya berlangsung sepersekian detik, semburan radio yang cepat dapat melepaskan energi sebanyak yang dihasilkan Matahari dalam setahun. Cahaya tersebut juga membentuk sinar seperti laser, yang membedakannya dari ledakan kosmik yang lebih kacau.
Sumber Semburan Radio Cepat
Karena ledakannya sangat singkat, seringkali sulit untuk menentukan dari mana asalnya. Sebelum tahun 2020, objek-objek yang ditelusuri ke sumbernya berasal dari luar galaksi kita – terlalu jauh bagi para astronom untuk melihat apa yang menciptakannya. Kemudian ledakan radio yang cepat terjadi di galaksi asal Bumi, yang berasal dari objek yang sangat padat yang disebut magnetar – sisa dari bintang yang meledak.
Memahami Perilaku Magnetar
Pada bulan Oktober 2022, magnetar yang sama – disebut SGR 1935+2154 – menghasilkan ledakan radio cepat lainnya, yang dipelajari secara rinci oleh NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) NASA di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) dalam kecepatannya. rendah. Orbit bumi. Teleskop mengamati magnetar selama berjam-jam, melihat sekilas apa yang terjadi pada permukaan objek sumber dan lingkungan sekitarnya, sebelum dan sesudah ledakan radio cepat. Hasilnya, dijelaskan dalam studi baru yang diterbitkan 14 Februari di jurnal tersebut Alamiadalah contoh bagaimana teleskop NASA dapat bekerja sama untuk mengamati dan menindaklanjuti peristiwa jangka pendek di kosmos.
Dalam sebuah lontaran yang menyebabkan perputarannya melambat, magnetar digambarkan kehilangan material ke luar angkasa dalam konsep seniman ini. Garis medan magnet magnetar yang kuat dan terpelintir (ditunjukkan dalam warna hijau) dapat mempengaruhi aliran material bermuatan listrik dari suatu benda, yang merupakan sejenis bintang neutron. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Ledakan terjadi di antara dua “gangguan”, ketika magnetar tiba-tiba mulai berputar lebih cepat. SGR 1935+2154 diperkirakan berukuran sekitar 12 mil (20 kilometer) dan berputar sekitar 3,2 kali per detik, yang berarti permukaannya bergerak dengan kecepatan sekitar 7.000 mph (11.000 kpj). Memperlambat atau mempercepatnya membutuhkan banyak energi. Itu sebabnya penulis penelitian terkejut melihat bahwa di antara gangguan tersebut, magnetar melambat hingga kurang dari kecepatan sebelum gangguan hanya dalam sembilan jam, atau sekitar 100 kali lebih cepat daripada yang pernah diamati pada magnetar.
“Biasanya, ketika terjadi gangguan, magnetar membutuhkan waktu berminggu-minggu atau berbulan-bulan untuk kembali ke kecepatan normalnya,” kata Chin-Ping Hu, ahli astrofisika di Universitas Pendidikan Nasional Changhua di Taiwan dan penulis utama studi baru ini. “Jelas hal-hal terjadi pada objek-objek ini dalam skala waktu yang jauh lebih singkat daripada yang kita duga sebelumnya, dan ini mungkin terkait dengan seberapa cepat ledakan radio dihasilkan.”
Fisika Magnetar
Saat mencoba menyimpulkan bagaimana magnetar menghasilkan ledakan radio yang cepat, para ilmuwan memiliki banyak variabel yang perlu dipertimbangkan.
Misalnya, magnetar (yang merupakan sejenis bintang neutron) sangat padat sehingga satu sendok teh materialnya akan berbobot sekitar satu miliar ton di Bumi. Kepadatan yang begitu tinggi juga berarti tarikan gravitasi yang kuat: Marshmallow biasanya jatuh ke atas bintang neutron akan berdampak dengan kekuatan bom atom awal.
Gravitasi yang kuat berarti permukaan magnetar adalah tempat yang mudah menguap, yang secara teratur melepaskan semburan sinar-X dan cahaya berenergi lebih tinggi. Sebelum ledakan radio cepat yang terjadi pada tahun 2022, magnetar mulai melepaskan semburan sinar-X dan sinar gamma (panjang gelombang cahaya yang lebih berenergi) yang diamati melalui penglihatan tepi teleskop luar angkasa berenergi tinggi. Peningkatan aktivitas ini mendorong operator misi untuk menunjuk NICER dan NuSTAR langsung pada magnetar.
“Semua ledakan sinar-X yang terjadi sebelum kesalahan ini, pada prinsipnya, memiliki energi yang cukup untuk menciptakan ledakan radio yang cepat, namun kenyataannya tidak,” kata rekan penulis studi Zorawar Wadiasingh, seorang ilmuwan peneliti di Universitas dari Maryland, College Park, dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA. “Jadi sepertinya ada sesuatu yang berubah selama periode perlambatan, sehingga menciptakan kondisi yang tepat.”
Apa lagi yang bisa terjadi dengan SGR 1935+2154 yang menghasilkan ledakan radio cepat? Salah satu faktornya mungkin karena bagian luar magnetar itu padat, dan kepadatannya yang tinggi menghancurkan bagian dalamnya menjadi keadaan yang disebut superfluida. Terkadang keduanya tidak sinkron, seperti air yang mengalir di akuarium yang berputar. Bila hal ini terjadi, fluida tersebut dapat menyalurkan energi ke kerak bumi. Penulis makalah tersebut berpendapat bahwa kemungkinan inilah yang menyebabkan dua gangguan yang menyebabkan ledakan radio yang cepat.
Jika patahan awal menyebabkan retakan pada permukaan magnetar, hal tersebut mungkin telah melepaskan material dari dalam bintang ke luar angkasa seperti letusan gunung berapi. Hilangnya massa menyebabkan objek yang berputar melambat, sehingga para peneliti berpendapat hal ini dapat menjelaskan perlambatan magnetar yang cepat.
Implikasi untuk Penelitian Masa Depan
Namun karena hanya mengamati salah satu peristiwa ini secara real-time, tim masih belum bisa memastikan faktor mana (atau faktor lain, seperti kuatnya medan magnet magnetar) yang mungkin menyebabkan cepatnya produksi ledakan radio. Beberapa mungkin tidak terhubung ke burst sama sekali.
“Kami tidak diragukan lagi telah mengamati sesuatu yang penting untuk pemahaman kami tentang ledakan radio yang cepat,” kata George Younes, peneliti di Goddard dan anggota tim sains NICER yang berspesialisasi dalam magnetar. “Tapi menurut saya kita masih membutuhkan lebih banyak data untuk mengungkap misteri ini.”
Referensi: “Perubahan putaran cepat di sekitar magnetar ledakan radio yang cepat” oleh Chin-Ping Hu, Takuto Narita, Teruaki Enoto, George Younes, Zorawar Wadiasingh, Matthew G. Baring, Wynn CG Ho, Sebastien Guillot, Paul S. Ray, Tolga Güver , Kaustubh Rajwade, Zaven Arzoumanian, Chryssa Kouveliotou, Alice K. Harding dan Keith C. Gendreau, 14 Februari 2024, Alami.
DOI: 10.1038/s41586-023-07012-5
Lebih Banyak Tentang Misi
Sebuah misi Penjelajah Kecil yang dipimpin oleh Caltech dan dikelola oleh Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan untuk Direktorat Misi Sains di Washington, NuSTAR dikembangkan dalam kemitraan dengan Universitas Teknik Denmark dan Badan Antariksa Italia (ASI). Pesawat luar angkasa itu dibangun oleh Orbital Sciences Corp. di Dulles, Virginia. Pusat operasi misi NuSTAR terletak di Universitas California, Berkeley, dan arsip data resminya ada di Pusat Penelitian Arsip Sains Astrofisika Energi Tinggi NASA di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA. ASI menyediakan stasiun bumi misi dan arsip data cermin. Caltech mengelola JPL untuk NASA.
NewsRoom.id
