Pulsa radio kuat yang berasal jauh di dalam kosmos sedang menyelidiki materi tersembunyi di sekitar galaksi

Pulsa radio kosmik yang kuat yang berasal jauh di alam semesta dapat digunakan untuk menyelidiki kolam gas tersembunyi yang berada di dekat galaksi, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Journal bulan lalu. astronomi alam.

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 ratusan lainnya telah ditemukan sejak saat itu. Pada tahun 2020, instrumen STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) dari Caltech dan CHIME (Eksperimen Pemetaan Intensitas Hidrogen Kanada) dari Kanada menemukan FRB besar meledak di Bima Sakti kita sendiri. Hasil sebelumnya ini membantu mengkonfirmasi teori bahwa peristiwa energik kemungkinan besar berasal dari bintang mati, magnet yang disebut magnetar.

Karena semakin banyak FRB yang masuk, para ilmuwan sekarang mempelajari bagaimana mereka dapat digunakan untuk mempelajari gas yang terletak di antara kita dan ledakan. Secara khusus, mereka berencana untuk menggunakan FRB untuk mempelajari lingkaran cahaya dari gas yang menyebar di sekitar galaksi. Saat pulsa radio merambat ke Bumi, gas yang menyelimuti galaksi diharapkan memperlambat gelombang dan menyebarkan frekuensi radio. Dalam studi baru, tim peneliti memeriksa sampel 474 FRB jauh yang terdeteksi oleh CHIME, yang telah mendeteksi FRB paling banyak hingga saat ini. Mereka menunjukkan bahwa bagian dari dua lusin FRB yang melewati lingkaran cahaya galaksi sebenarnya lebih lambat daripada FRB yang tidak tumpang tindih.

“Studi kami menunjukkan bahwa FRB dapat bertindak sebagai penusuk semua materi antara teleskop radio kami dan sumber gelombang radio,” kata penulis utama Liam Connor, Tolman Postdoctoral Scholar Research Associate in Astronomy, yang bekerja dengan asisten profesor astronomi dan adalah rekan penulis Studi, Vikram Ravi.

“Kami menggunakan semburan radio cepat untuk memancarkan cahaya melalui lingkaran cahaya galaksi terdekat[{” 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