Penemuan Ledakan Radio dari Galaksi Mati Menantang Teori Astronomi

ASTRONOM Calvin Leung menemukan  asal dari ledakan gelombang radio berulang yang sangat kuat atau fast radio bursts (FRBs), yang berasal dari suatu tempat di konstelasi utara Ursa Minor.

Leung, penerima Miller Postdoctoral Fellowship di Universitas California, Berkeley, berharap akhirnya dapat memahami asal-usul ledakan misterius ini dan menggunakannya sebagai probe untuk melacak struktur besar alam semesta, yang merupakan kunci untuk asal-usul dan evolusinya. Dia menulis sebagian besar kode komputer yang memungkinkan dia dan rekan-rekannya untuk menggabungkan data dari beberapa teleskop untuk menentukan posisi sebuah ledakan dengan akurasi yang sangat tinggi.

Kegembiraan itu berubah menjadi kebingungan ketika rekan-rekannya di Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) mengarahkan teleskop optik ke lokasi tersebut. Mereka menemukan sumbernya berada di pinggiran jauh dari galaksi elips yang sudah lama mati, yang seharusnya tidak mengandung jenis bintang yang diduga menghasilkan ledakan tersebut.

Baca juga : Bintang Gelap Kabur di Pusat Bima Sakti: Penelitian Baru Ungkap Misteri Materi Gelap

Alih-alih menemukan "magnetar", sebuah bintang neutron yang sangat bermagnetisasi dan berputar yang tersisa dari keruntuhan inti bintang muda dan masif. "Sekarang pertanyaannya adalah: Bagaimana Anda menjelaskan adanya magnetar di dalam galaksi tua yang mati ini?" kata Leung.

Sisa bintang muda yang menurut teori menghasilkan ledakan gelombang radio milidetik ini seharusnya sudah lenyap sejak lama di galaksi yang berusia 11,3 miliar tahun tersebut, yang terletak 2 miliar tahun cahaya dari Bumi dan memiliki massa lebih dari 100 miliar kali massa Matahari.

“Ini bukan hanya FRB pertama yang ditemukan di luar galaksi mati, tetapi dibandingkan dengan semua FRB lainnya, ini juga yang terjauh dari galaksi yang terkait dengannya. Lokasi FRB ini mengejutkan dan menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana peristiwa yang sangat enerjik ini bisa terjadi di wilayah yang tidak ada bintang baru yang terbentuk,” kata Vishwangi Shah, mahasiswa doktoral di Universitas McGill di Montreal, Kanada, yang menyempurnakan dan memperluas perhitungan awal Leung tentang lokasi ledakan tersebut, yang disebut FRB 20240209A.

Baca juga : Teleskop Hubble Tangkap Gambar Langka Supernova SN 2024PI di Konstelasi Gemini

Outrigger CHIME Baru di California

Array radio outrigger ketiga akan mulai beroperasi minggu ini di Hat Creek Observatory, fasilitas di California Utara yang sebelumnya dimiliki dan dioperasikan UC Berkeley. Kini dikelola SETI Institute di Mountain View. Bersama-sama, keempat array ini akan sangat meningkatkan kemampuan CHIME untuk menentukan lokasi FRB dengan presisi tinggi.

"Ketika dipasangkan dengan tiga outriggers, kami seharusnya dapat menentukan dengan akurat satu FRB per hari ke galaksinya, yang merupakan pencapaian besar," kata Leung. "Itu 20 kali lebih baik daripada CHIME dengan dua array outrigger."

Baca juga : Ternyata Masih Banyak Lubang Hitam Supermasif yang Tersembunyi 

Dengan presisi baru ini, teleskop optik dapat beralih untuk mengidentifikasi jenis kelompok bintang  yang menghasilkan ledakan ini dan mudah-mudahan mengidentifikasi sumber bintang tersebut. Dari sekitar 5.000 sumber yang terdeteksi hingga saat ini, lebih dari 95% di antaranya terdeteksi CHIME, hanya sedikit yang  diisolasi ke galaksi tertentu, yang telah menghambat upaya untuk mengonfirmasi apakah magnetar atau jenis bintang lainnya adalah sumbernya.

Seperti yang dijelaskan dalam makalah baru ini, Shah merata-rata banyak ledakan dari FRB yang berulang untuk meningkatkan akurasi penentuan lokasi yang diberikan oleh array CHIME dan satu array outrigger di British Columbia. 

Setelah penemuan FRB ini pada Februari 2024, astronom mencatat 21 ledakan lagi hingga 31 Juli. Sejak makalah tersebut diajukan, Shion Andrew di MIT memasukkan data dari outrigger kedua di Green Bank Observatory di West Virginia untuk mengonfirmasi posisi yang dipublikasikan oleh Shah dengan presisi 20 kali lebih tinggi.

Baca juga : Karbon dan Elemen Lainnya Berkelana Antar Galaksi Sebelum Menjadi Bahan Dasar Kehidupan di Bumi

"Hasil ini menantang teori-teori yang ada yang mengaitkan asal-usul FRB dengan fenomena di galaksi pembentuk bintang," kata Shah. "Sumbernya bisa berada di dalam gugus bola, sebuah wilayah padat dari bintang-bintang tua yang mati di luar galaksi. Jika terkonfirmasi, ini akan menjadikan FRB 20240209A hanya FRB kedua yang terkait dengan gugus bola."

Namun, dia mencatat FRB lainnya yang berasal dari gugus bola terkait dengan galaksi yang masih hidup, bukan galaksi elips tua tempat pembentukan bintang berhenti miliaran tahun yang lalu.

"Jelas bahwa masih ada banyak ruang penemuan yang menarik ketika datang ke FRB dan bahwa lingkungan mereka bisa memegang kunci untuk membuka rahasia mereka," kata Tarraneh Eftekhari, yang memegang Einstein Postdoctoral Fellowship di Northwestern dan penulis pertama dari makalah kedua.

"CHIME dan teleskop outrigger akan memungkinkan kami melakukan astrometri pada tingkat yang tak tertandingi oleh Hubble Space Telescope atau James Webb Space Telescope. Terserah mereka untuk menggali lebih dalam untuk menemukan sumbernya," tambah Leung. "Ini adalah teleskop radio yang luar biasa." (Science Daily/Z-3)