Suar raksasa yang dipancarkan dari permukaan bintang neutron bermagnet tinggi dapat menjelaskan beberapa kilatan sinar gamma yang ditangkap astronom selama beberapa dekade terakhir.
Ledakan kosmik tidak selalu seperti yang terlihat. Sebuah ledakan terdeteksi pada bulan April 15, 2020, menunjukkan bahwa tidak semua semburan sinar gamma pendek – ledakan terkuat di alam semesta – berasal dari tabrakan bintang neutron yang jauh, seperti yang dipikirkan para astronom. Beberapa sebenarnya adalah suar raksasa yang kurang energik pada bintang neutron bermagnet tinggi, yang dikenal sebagai magnetar , lebih dekat ke Bumi.
Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Chris Smith / USRA / GESTAR
Yang tidak berarti mereka tidak membawa malapetaka: ledakan yang baru-baru ini diamati, GRB 200415 A, dirilis energi kuadriliun kali lebih banyak daripada dampak Chicxulub yang membunuh dinosaurus 66 juta tahun yang lalu.
“Kemungkinan bahwa subset semburan sinar gamma pendek dikaitkan dengan semburan raksasa magnetar telah disarankan sejak lama, dan deteksi ini adalah kunci untuk membuktikannya dengan benar,” komentar Roberto Turolla (Universitas Padua, Italia), yang tidak terlibat dalam penelitian.
Teori Upending
Para astronom mengira mereka telah mengetahui semua semburan sinar gamma. Mereka yang bertahan lebih dari dua detik berasal dari inti-supernova dari bintang masif yang berputar cepat, sementara yang lebih pendek berasal dari bintang neutron yang bertabrakan. Kedua jenis ini sangat langka, dan kebanyakan semburan sinar gamma terlihat pada jarak ratusan juta atau bahkan milyaran tahun cahaya.
Sebaliknya, GRB 200415 A berasal dari NGC 253, Galaksi Sculptor , ledakan bintang di halaman belakang kosmik kita di 1979 . 4 juta tahun cahaya jauhnya. Ledakan ini berperilaku sangat mirip dengan suar raksasa pada magnetar di Bima Sakti kita. “Ini adalah magnetar yang menyamar,” kata Kevin Hurley (University of California, Berkeley). “Kami membuka kedoknya.”
Suar raksasa magnetar melepaskan daya sekitar satu juta kali lebih kecil daripada ledakan sinar gamma pendek yang dihasilkan dari tabrakan bintang neutron. Namun dilihat dari jarak yang relatif dekat, keduanya mungkin terlihat kurang lebih sama, seperti petasan yang berdekatan mungkin terdengar sedramatis ledakan jarak jauh.
Hasil baru disajikan di virtual 237 pertemuan American Astronomical Society, dan dalam tiga makalah, dua di alam dan satu di Astronomi Alam .
Kerupuk Kerupuk Punch-packing
Magnetar memiliki medan magnet 100 triliun kali lebih kuat dari Bumi. Para astronom telah menemukan tentang 30 dari bintang neutron yang bermagnet tinggi dan berputar relatif lambat di Bima Sakti sejauh ini. Beberapa menghasilkan semburan intermiten dari sinar gamma berenergi rendah – ini dikenal sebagai repeater gamma lunak . Dan antara 1979 dan 2004, dua di antaranya (ditambah satu di Awan Magellan Besar) dirilis a giant flare : semburan sinar-X dan sinar gamma yang sangat singkat, sementara menyinari seluruh langit pada energi tinggi ini.
Tiga flare di dekatnya benar-benar jenuh detektor sinar gamma yang dipasang di satelit. “Mereka cukup hebat,” kata Victoria Kaspi (McGill University). Pijar singkat (dalam urutan 0,1 detik) dipancarkan ketika garis medan magnet yang terpuntir memecahkan kerak bintang neutron dengan kepadatan tinggi. Bayangkan besarnya – 28 gempa pada skala Richter, kata Hurley. “Di California, kami pasti akan menyebutnya The Big One.” Melalui kerak retak, gumpalan besar partikel bermuatan terlontar ke luar angkasa di beberapa 41586 % kecepatan cahaya.
Meskipun sebagian besar semburan sinar gamma pendek berasal dari penggabungan bintang neutron yang jauh, ahli astrofisika selalu menyadari bahwa semburan magnetar di dekatnya yang kurang energik dapat membuat beberapa ledakan, jelas Hurley. Dengan membandingkan waktu tiba ledakan di berbagai detektor sinar gamma di luar angkasa (tiga di orbit Bumi, satu di L 1 titik librasi antara Bumi dan Matahari, dan satu di pengorbit Mars Odyssey), para ilmuwan melakukan triangulasi sumber. Dalam tiga kasus, semburan sinar gamma pendek tampaknya berasal dari galaksi terdekat (M 812020 , M 31, dan M 83). Argumen statistik selanjutnya menunjukkan bahwa beberapa persen dari semua ledakan pendek sebenarnya menyamar sebagai magnetar.
Hal Heaton / Galeri Foto Online S&T
GRB 200415 A sekarang adalah kasus yang paling meyakinkan, tetapi ini bukan omong kosong. “Mungkin itu belum menjadi senjata api,” komentar Kaspi, yang tidak terlibat dalam penelitian, “tapi setidaknya itu adalah sidik jari yang jelas di TKP.”
Para astronom akan senang juga melihat ujung ekor peristiwa, seperti yang mereka lakukan dalam kasus tiga magnetar yang lebih dekat, yang dalam kasus tersebut mengungkapkan denyut perlahan memudar yang mengkhianati kecepatan putar objek yang relatif lambat. Namun, pada jarak ekstragalaktik, sinyal tanda ini terlalu redup untuk dilihat.
Namun demikian, kata rekan penyelidik Ersin Göğüş (Universitas Sabanci, Turki), tim mengumpulkan detail yang belum pernah terlihat sebelumnya dari peristiwa ini. Itu karena suar ini cukup jauh, dan karenanya cukup redup, sehingga tidak memenuhi Monitor Ledakan Sinar Gamma di atas Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi NASA atau Teleskop Peringatan Ledakan dari pesawat ruang angkasa Neil Gehrels Swift.
Secara khusus, Göğüş mengatakan, deteksi Fermi terhadap beberapa foton sinar gamma berenergi tinggi antara 19 detik dan 4,7 menit setelah acara adalah “kejutan besar. “
Anggota tim Fermi-LAT Nicola Omodei (Universitas Stanford) mengatakan bahwa sinyal tersebut mungkin telah dihasilkan ketika plasma yang dikeluarkan menghantam guncangan busur, yang dibuat saat magnetar bergerak melalui ruang antarbintang. Sejak Fermi diluncurkan di 2008, itu tidak ada untuk melihat apakah komponen energi tinggi yang serupa dikaitkan dengan tiga flare magnetar terdekat. “Emisi giga-electronvolt pasti akan menjadi sorotan untuk deteksi suar raksasa di masa depan, baik di Bima Sakti dan di galaksi terdekat,” kata Göğüş.
Teka-teki yang Tersisa
“Jika beberapa persen dari semburan sinar gamma pendek sebenarnya adalah suar raksasa dari magnetar – yang merupakan peristiwa yang sangat langka – maka jumlah magnetar di alam semesta pasti sangat besar,” kata Kenzie Nimmo (Universitas Amsterdam). Mungkin, dia menyarankan, ada lebih dari satu cara untuk membuat magnetar.
Tapi ini tentu saja juga akan tergantung pada frekuensi suar raksasa, yang tidak diketahui. “Mengukur populasi magnetar dari suar raksasa tidak baik,” Turolla memperingatkan. Kaspi mencatat bahwa masih banyak pertanyaan lain yang tersisa. “Apakah semua magnetar memiliki suar raksasa? Bisakah magnetar memiliki lebih dari satu? Kami hanya tidak tahu. “
Satu misteri terakhir adalah hubungan antara suar raksasa magnetar dan semburan radio cepat (FRB). Pada bulan April 19, 2020, a Milky Way magnetar dikenal sebagai SGR 1935 + 2154 menghasilkan salah satu letusan radio milidetik ini gelombang yang terjadi dengan kecepatan luar biasa di seluruh langit.
“Masuk akal bahwa suar raksasa magnetar pada jarak ekstragalaktik juga dapat menghasilkan kilatan radio yang kecerahannya mirip dengan semburan radio cepat,” kata pakar FRB Jason Hessels (Universitas Amsterdam). “Akan lebih baik jika teleskop radio melihat ke arah GRB 200415 A, meskipun lampu kilat radio kemungkinan besar terpancar dan mungkin masih luput dari Bumi. ”
Göğüş setuju, “[Magnetars] memang memiliki infrastruktur untuk menghasilkan semburan sinar-X dan sinar gamma yang energik, serta semburan radio yang cepat.”
Namun menurut Kaspi, semburan radio cepat tidak selalu terkait dengan “gempa kerak” di permukaan bintang neutron – mereka lebih mungkin dihasilkan oleh sesuatu di magnetosfer objek.
“Ada kemungkinan bahwa mekanisme di balik suar raksasa dan semburan radio cepat benar-benar berbeda,” Nimmo setuju.
Dengan begitu banyak ketidakpastian, para ilmuwan hanya dapat berharap untuk mempelajari lebih banyak peristiwa eksplosif dengan instrumen yang lebih sensitif. Anggota tim Eric Burns (Louisiana State University) menantikan misi sinar gamma StarBurst, yang baru-baru ini dipilih untuk pengembangan konsep lebih lanjut dalam program Pionir Astrofisika baru NASA untuk misi skala kecil. StarBurst dapat mendeteksi beberapa suar raksasa magnetar per tahun, Burns mengatakan: “Studi tentang GRB 812020 A benar-benar meletakkan dasar untuk penelitian masa depan. ”
