Sejak penemuannya pada tahun 2007, semburan radio yang cepat—denyut cahaya frekuensi radio yang sangat energik—telah berulang kali menerangi langit, sehingga mengarahkan para astronom untuk mencari tahu asal muasalnya. Saat ini, ledakan radio cepat, atau FRB, yang terkonfirmasi jumlahnya mencapai ratusan, dan para ilmuwan telah mengumpulkan banyak bukti tentang pemicunya: bintang neutron bermagnet tinggi yang dikenal sebagai magnetar (bintang neutron adalah sejenis bintang mati). Salah satu bukti penting muncul ketika sebuah magnetar meletus di galaksi kita dan beberapa observatorium, termasuk proyek STARE2 (Survei untuk Transient Astronomical Radio Emission 2) milik Caltech, menangkap aksi tersebut secara real-time.
Sekarang, pelaporan di jurnal AlamPara peneliti yang dipimpin Caltech telah mengungkap di mana FRB lebih mungkin terjadi di alam semesta—galaksi pembentuk bintang berukuran besar dibandingkan galaksi bermassa rendah. Temuan ini, pada gilirannya, memunculkan ide-ide baru tentang bagaimana magnetar itu sendiri terbentuk. Secara khusus, penelitian ini menunjukkan bahwa bintang-bintang mati yang eksotik ini, yang medan magnetnya 100 triliun kali lebih kuat daripada medan magnet Bumi, sering kali terbentuk ketika dua bintang bergabung dan kemudian meledak dalam supernova. Sebelumnya, tidak jelas apakah magnetar terbentuk dengan cara ini, dari ledakan dua bintang yang bergabung, atau apakah magnetar mungkin terbentuk ketika satu bintang meledak.
“Kekuatan magnetar yang luar biasa menjadikannya salah satu objek paling menarik dan ekstrem di alam semesta,” kata Kritti Sharma, penulis utama studi baru dan mahasiswa pascasarjana yang bekerja dengan Vikram Ravi, asisten profesor astronomi di Caltech. “Sangat sedikit yang diketahui tentang penyebab terbentuknya magnetar setelah matinya bintang masif. Pekerjaan kami membantu menjawab pertanyaan ini.”
Proyek ini dimulai dengan pencarian FRB menggunakan Deep Synoptic Array-110 (DSA-110), sebuah proyek Caltech yang didanai oleh National Science Foundation dan berbasis di Observatorium Radio Owens Valley dekat Bishop, California. Hingga saat ini, rangkaian radio yang luas telah mendeteksi dan melokalisasi 70 FRB ke galaksi asalnya yang spesifik (hanya 23 FRB lain yang telah dilokalisasi oleh teleskop lain). Dalam studi saat ini, para peneliti menganalisis 30 FRB yang terlokalisasi ini.
“DSA-110 memiliki lebih dari dua kali lipat jumlah FRB dengan galaksi induk yang diketahui,” kata Ravi. “Untuk itulah kami membangun susunannya.”
Meskipun FRB diketahui terdapat di galaksi-galaksi yang sedang aktif membentuk bintang, tim tersebut secara mengejutkan menemukan bahwa FRB cenderung lebih sering muncul di galaksi-galaksi pembentuk bintang masif dibandingkan galaksi-galaksi pembentuk bintang bermassa rendah. Hal ini menarik karena para astronom sebelumnya mengira FRB meledak di semua jenis galaksi aktif.
Dengan informasi baru ini, tim mulai merenungkan hasil apa yang terungkap mengenai FRB. Galaksi berukuran besar cenderung kaya akan logam karena logam di alam semesta kita—elemen yang dihasilkan oleh bintang—membutuhkan waktu untuk terbentuk sepanjang sejarah kosmik. Fakta bahwa FRB lebih banyak ditemukan di galaksi-galaksi kaya logam ini menyiratkan bahwa sumber FRB, yaitu magnetar, juga lebih umum ditemukan di galaksi-galaksi jenis ini.
Bintang yang kaya akan logam—yang dalam istilah astronomi berarti unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium—cenderung tumbuh lebih besar dibandingkan bintang lainnya. “Seiring waktu, seiring pertumbuhan galaksi, generasi bintang berturut-turut memperkaya galaksi dengan logam saat mereka berevolusi dan mati,” kata Ravi.
Terlebih lagi, bintang masif yang meledak dalam supernova dan dapat menjadi magnetar lebih sering ditemukan berpasangan. Faktanya, 84 persen bintang masif adalah bintang biner. Jadi, ketika sebuah bintang masif dalam biner membengkak karena kandungan logam berlebih, kelebihan materialnya akan ditarik ke bintang mitranya, yang memfasilitasi penggabungan kedua bintang tersebut. Bintang-bintang yang bergabung ini akan memiliki gabungan medan magnet yang lebih besar dibandingkan dengan bintang tunggal.
“Sebuah bintang dengan kandungan logam lebih banyak akan mengembang, mendorong perpindahan massa, yang berpuncak pada penggabungan, sehingga membentuk bintang yang lebih masif dengan total medan magnet yang lebih besar daripada yang dimiliki sebuah bintang,” jelas Sharma.
Ringkasnya, karena FRB lebih disukai teramati di galaksi-galaksi pembentuk bintang masif dan kaya akan logam, maka magnetar (yang dianggap memicu FRB) kemungkinan juga terbentuk di lingkungan kaya logam yang mendukung penggabungan dua bintang. Oleh karena itu, hasilnya mengisyaratkan bahwa magnetar di seluruh alam semesta berasal dari sisa-sisa penggabungan bintang.
Di masa depan, tim berharap untuk memburu lebih banyak FRB dan tempat asalnya menggunakan DSA-110, dan pada akhirnya DSA-2000, rangkaian radio yang lebih besar yang direncanakan akan dibangun di gurun Nevada dan selesai pada tahun 2028.
“Hasil ini menjadi tonggak sejarah bagi seluruh tim DSA. Banyak penulis dalam makalah ini yang membantu membangun DSA-110,” kata Ravi. “Dan fakta bahwa DSA-110 sangat baik dalam melokalisasi FRB menjadi pertanda baik bagi keberhasilan DSA-2000.”