Pecahkan misteri aneh ledakan radio cepat

Pekerjaan ini membuktikan bahwa teleskop baru dengan kemampuan unik, seperti ATA, dapat memberikan sudut pandang baru mengenai misteri luar biasa ilmu FRB.

Sebuah tim ilmuwan SETI Institute telah mengungkapkan wawasan baru tentang misteri kosmik yang dikenal sebagai fast radio bursts (FRBs). Penemuan dan observasi mendetail terhadap pengulangan FRB 20220912A, yang dilakukan di Allen Telescope Array (ATA) milik SETI Institute, telah menjelaskan sifat sinyal luar angkasa ini.

FRB adalah kilatan gelombang radio yang pendek dan intens dari luar angkasa. Meskipun sebagian besar hanya terjadi sekali, beberapa “repeater” mengirimkan sinyal lebih dari satu kali, sehingga semakin mengaburkan pemahaman tentang asal usul sinyal tersebut. Selama 541 jam pengamatan, peneliti mendeteksi 35 semburan radio cepat dari repeater FRB 20220912A. Pengamatan yang dilakukan dengan ATA mencakup rentang frekuensi radio yang luas dan mengungkapkan pola yang menarik. Ke-35 FRB tersebut ditemukan di bagian bawah spektrum frekuensi, masing-masing dengan tanda energi yang unik.

Spektrum dinamis (atau pola “kaskade”) dari semua semburan dari FRB 20220912A dideteksi menggunakan susunan Teleskop Allen, profil pulsa rata-rata frekuensi, dan spektrum rata-rata waktu.
Area berarsir merah pada plot deret waktu menunjukkan periode waktu subsemburan tertentu, dengan garis vertikal merah menandai batas subsemburan yang berdekatan. Kredit: Institut SETI

Wawasan dari observasi SETI Institute

“Pekerjaan ini menarik karena memberikan konfirmasi mengenai sifat-sifat FRB yang diketahui dan penemuan beberapa sifat baru,” kata Dr. Sofia Shaikh dari SETI Institute, rekan pascadoktoral NSF MPS-Ascend dan penulis utama. “Kami mempersempit sumber semburan radio cepat, misalnya, pada objek ekstrem seperti magnetar, namun belum ada model yang dapat menjelaskan semua sifat yang diamati sejauh ini. Senang rasanya menjadi bagian dari studi FRB pertama yang dilakukan dengan ATA – Pekerjaan ini membuktikan bahwa teleskop baru dengan kemampuan unik, seperti ATA, dapat memberikan sudut pandang baru mengenai misteri luar biasa ilmu FRB.

Hasil rinci baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society (MNRAS), menampilkan perilaku FRB yang menarik. Sinyal ambigu ini menunjukkan pergeseran frekuensi ke bawah, hubungan antara bandwidth dan frekuensi pusat, dan perubahan durasi burst seiring waktu. Tim juga memperhatikan sesuatu yang belum pernah dilaporkan sebelumnya: terdapat penurunan nyata pada frekuensi pusat ledakan selama dua bulan pengamatan, sehingga mengungkap peluit luncuran kosmik yang tidak terduga.

Dua parameter kumpulan data FRB 20220912A – frekuensi pusat dan bandwidth – diplot dari waktu ke waktu, dalam tanggal Julian yang dimodifikasi (MJD), dari awal kampanye hingga akhir (jangka waktu sekitar 60 hari). Panel a) menunjukkan bahwa frekuensi sentral FRB menurun selama kampanye (dengan sisa dari pedoman fit dan non-parametrik LOWESS ditunjukkan di bawah dengan warna biru). Panel b) menunjukkan penurunan bandwidth yang sama dari waktu ke waktu. Kredit: Institut SETI

Selain itu, para peneliti menggunakan pengamatan ini untuk memprediksi titik kritis FRB 20220912A paling terang, yang menunjukkan kontribusinya terhadap laju sinyal kosmik secara keseluruhan. Faktanya, objek khusus ini bertanggung jawab atas sebagian kecil dari semua ledakan radio cepat yang kuat di langit selama pengamatan ini.

Studi ini juga mengamati pola temporal rangkaian ledakan, mencari pengulangan di dalam dan di antara semburan radio cepat. Tidak ada pola jelas yang ditemukan, yang menyoroti ketidakpastian fenomena langit ini.

Peran susunan teleskop Allen

Karya ini menunjukkan peran penting yang dimainkan ATA dalam mengungkap misteri semburan radio cepat. ATA memiliki kemampuan unik untuk merekam saluran frekuensi dalam jumlah besar pada saat yang sama, meskipun jarak salurannya sangat luas – misalnya, di mana beberapa frekuensi sangat tinggi dan frekuensi lainnya sangat rendah. Hal ini memungkinkan pemeriksaan mendadak pada saat kedatangan FRB, untuk membatasi apa yang dilakukan FRB pada frekuensi tinggi dan rendah secara bersamaan. Pembaruan yang berkelanjutan menjanjikan lebih banyak kemampuan untuk melihat semburan radio cepat yang redup pada lebih banyak frekuensi secara bersamaan, memastikan bahwa ATA tetap menjadi yang terdepan dalam mengembangkan pemahaman kita tentang semburan radio cepat.

Allen Telescope Array (ATA) yang berbasis di Hat Creek Radio Astronomy Observatory, California, AS. ATA dioperasikan oleh SETI Institute, dirancang sebagai alat khusus untuk pencarian tanda tangan teknologi, dan berpotensi menjadi fasilitas canggih untuk mempelajari transien. Kredit: Joe Marvia

“Sangat menarik melihat ATA berpartisipasi dalam penelitian FRB tiga tahun setelah program peningkatan dimulai,” kata Dr. Wael Farah, ilmuwan proyek ATA di SETI Institute dan rekan penulis. “ATA memiliki kemampuan unik yang digunakan dalam berbagai upaya penelitian termasuk operasi transien cepat.”

Penemuan penting ini mewakili langkah maju yang penting dalam pencarian berkelanjutan untuk mengungkap rahasia objek-objek ekstrem di alam semesta. Ketika para ilmuwan terus menjelajahi alam semesta, setiap fitur unik yang kita temukan membawa kita lebih dekat untuk memahami asal usul dan sifat sinyal kosmik yang menarik ini.

Referensi: “Karakterisasi FRB 20220912A berulang menggunakan Allen Telescope Array” oleh Sophia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew B.V., Simeon, Muhammad A. Shamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh, dan Michael Snodgrass, menerima, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756