Pulsa radio yang kuat berasal jauh di dalam materi penyelidikan alam semesta yang tersembunyi di sekitar galaksi

Konsep seniman ini menunjukkan semburan radio yang cepat dan jauh menembus lingkaran cahaya gas di sekitar galaksi di alam semesta lokal. Semburan radio difoto bepergian dari alam semesta yang jauh, melalui lingkaran cahaya galaksi, dan akhirnya mencapai teleskop di Bumi. Benjolan yang terlihat di dua garis mewakili ledakan radio saat bergerak menuju Bumi. Kredit: Atas perkenan Charles Carter

Pulsa radio kosmik yang kuat yang berasal dari kedalaman alam semesta dapat digunakan untuk mempelajari kumpulan gas tersembunyi di galaksi terdekat, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan bulan lalu di jurnal. astronomi alam.

Apa yang disebut? ledakan radio cepat, atau FRB, adalah pulsa gelombang radio yang biasanya berasal dari jutaan hingga miliaran tahun cahaya. (Gelombang radio adalah radiasi elektromagnetik seperti cahaya yang kita lihat dengan mata kita tetapi memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dan frekuensi yang lebih rendah.) FRB pertama ditemukan pada tahun 2007, dan sejak itu, ratusan lainnya telah ditemukan. Pada tahun 2020, instrumen STARE2 (Survey of Transient Astronomy Radio Emissions 2) dari Institut Teknologi California dan CHIME (Eksperimen Pemetaan Intensitas Hidrogen Kanada) dari Kanada FRB Besar Ditemukan Di Galaksi Bima Sakti Kita. Temuan sebelumnya ini membantu mengkonfirmasi teori bahwa peristiwa energik kemungkinan besar berasal dari magnetar mati yang disebut magnetar.

Karena semakin banyak FRB yang masuk, para ilmuwan sekarang mencari bagaimana mereka dapat digunakan untuk mempelajari gas antara kita dan letusan. Secara khusus, mereka ingin menggunakan FRB untuk menyelidiki halo gas yang menyebar yang mengelilingi galaksi. Saat pulsa radio bergerak menuju Bumi, gas yang menyelimuti galaksi diharapkan memperlambat gelombang dan menyebarkan frekuensi radio. Dalam studi baru, tim peneliti melihat sampel dari 474 FRB jarak jauh yang terdeteksi oleh CHIME, yang telah mendeteksi FRB paling banyak hingga saat ini. Mereka menunjukkan bahwa bagian dari dua puluh FRB yang melewati lingkaran cahaya galaksi sebenarnya melambat lebih banyak daripada FRB yang tidak melintasi.

“Studi kami menunjukkan bahwa FRB dapat berfungsi sebagai tusuk sate untuk semua bahan antara teleskop radio dan sumber gelombang radio,” kata penulis utama Liam Connor, seorang peneliti postdoctoral Tolman dalam astronomi, yang bekerja dengan asisten profesor astronomi dan rekan penulis di studi, Vikram Ravi.

“Kami menggunakan semburan radio cepat untuk menyinari lingkaran cahaya galaksi di dekat[{” attribute=””>Milky Way and measure their hidden material,” Connor says.

The study also reports finding more matter around the galaxies than expected. Specifically, about twice as much gas was found as theoretical models predicted.

All galaxies are surrounded and fed by massive pools of gas out of which they were born. However, the gas is very thin and hard to detect. “These gaseous reservoirs are enormous. If the human eye could see the spherical halo that surrounds the nearby Andromeda galaxy, the halo would appear one thousand times larger than the moon in area,” Connor says.

Researchers have developed different techniques to study these hidden halos. For example, Caltech professor of physics Christopher Martin and his team developed an instrument at the W. M. Keck Observatory called the Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) that can probe the filaments of gas that stream into galaxies from the halos.

This new FRB method allows astronomers to measure the total amount of material in the halos. This can be used to help piece together a picture of how galaxies grow and evolve over cosmic time.

“This is just the start,” says Ravi. “As we discover more FRBs, our techniques can be applied to study individual halos of different sizes and in different environments, addressing the unsolved problem of how matter is distributed in the universe.”

In the future, the FRB discoveries are expected to continue streaming in. Caltech’s 110-dish Deep Synoptic Array, or DSA-110, has already detected several FRBs and identified their host galaxies. Funded by the National Science Foundation (NSF), this project is located at Caltech’s Owen Valley Radio Observatory near Bishop, California. In the coming years, Caltech researchers have plans to build an even bigger array, the DSA-2000, which will include 2,000 dishes and be the most powerful radio observatory ever built. The DSA-2000, currently being designed with funding from Schmidt Futures and the NSF, will detect and identify the source of thousands of FRBs per year.

Reference: “The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts” by Liam Connor and Vikram Ravi, 4 July 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01719-7