Ketika ahli astronomi pertama kali mengetahui pengesanan Burst Radio Cepat (FRB) pada tahun 2007 (aka Lorimer Burst), mereka berdua terkejut dan tertarik. Letupan denyut radio tenaga tinggi ini, yang hanya berlangsung beberapa milisaat, nampaknya datang dari luar galaksi kita. Sejak masa itu, para astronom telah menemui bukti banyak FRB dalam data yang direkodkan sebelumnya, dan masih membuat spekulasi mengenai apa yang menyebabkannya.
Berkat penemuan dan penyelidikan berikutnya, para astronom sekarang mengetahui bahawa FRB jauh lebih biasa daripada yang difikirkan sebelumnya. Sebenarnya, menurut kajian baru oleh sekumpulan penyelidik dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), FRB mungkin berlaku sekali setiap detik dalam alam semesta yang dapat dilihat. Sekiranya benar, FRB dapat menjadi alat yang ampuh untuk meneliti asal-usul dan evolusi kosmos.
Kajian yang berjudul "Ledakan Radio Pantas Berlaku Setiap Detik di Alam Semesta yang Dapat Dicerap", baru-baru ini muncul Surat Jurnal Astrofizik. Kajian ini diketuai oleh Anastasia Fialkov, seorang penyelidik postdoc dan Fellow di Institut Teori dan Pengiraan (ITC) CfA. Dia disertai oleh Profesor Abraham Loeb, pengarah ITC dan Frank B. Baird, Profesor Sains Jr di Harvard.
Seperti yang dinyatakan, FRB tetap menjadi misteri sejak pertama kali ditemui. Sebab-sebab mereka bukan sahaja tidak diketahui, tetapi banyak mengenai hakikat sebenarnya yang masih belum difahami. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Fialkov kepada Space Magazine melalui e-mel:
"FRB (atau ledakan radio pantas) adalah isyarat astrofizik yang tidak dapat ditentukan. Letupan yang diamati adalah pendek (atau jangka masa milisaat), denyutan terang di bahagian radio spektrum elektromagnetik (pada frekuensi GHz). Hanya 24 letupan yang diperhatikan setakat ini dan kita masih belum mengetahui dengan pasti proses fizikal mana yang mencetuskannya. Penjelasan yang paling masuk akal adalah bahawa mereka dilancarkan dengan memutarkan bintang neutron magnet. Walau bagaimanapun, teori ini perlu disahkan. "
Demi kajian mereka, Fialkov dan Loeb bergantung pada pemerhatian yang dibuat oleh beberapa teleskop letupan radio pantas berulang yang dikenali sebagai FRB 121102. FRB ini pertama kali diperhatikan pada tahun 2012 oleh para penyelidik yang menggunakan teleskop radio Arecibo di Puerto Rico, dan sejak itu disahkan berasal dari galaksi yang terletak sejauh 3 bilion tahun cahaya ke arah buruj Auriga.
Sejak ditemui, letupan tambahan telah dikesan berasal dari lokasinya, menjadikan FRB 121102 satu-satunya contoh FRB yang berulang. Sifat berulang ini juga membolehkan para astronom melakukan kajian lebih terperinci daripada FRB lain. Seperti yang dikatakan oleh Prof Loeb kepada Space Magazine melalui e-mel, ini dan alasan lain menjadikannya sasaran ideal untuk kajian mereka:
“FRB 121102 adalah satu-satunya FRB yang galaksi host dan jaraknya dikenal pasti. Ini juga merupakan satu-satunya sumber FRB yang berulang dari mana kami telah mengesan ratusan FRB sekarang. Spektrum radio FRBnya berpusat pada frekuensi ciri dan tidak meliputi jalur yang sangat luas. Ini mempunyai implikasi penting untuk pengesanan FRB seperti itu, kerana untuk mendapatkannya, balai cerap radio perlu disesuaikan dengan frekuensi mereka. "
Berdasarkan apa yang diketahui mengenai FRB 121102, Fialkov dan Loeb melakukan beberapa siri pengiraan yang menganggap bahawa tingkah laku itu mewakili semua FRB. Mereka kemudian memproyeksikan berapa banyak FRB yang akan ada di seluruh langit dan menentukan bahawa dalam Alam Semesta yang dapat dilihat, FRB kemungkinan akan berlaku sekali setiap detik. Fialkov menjelaskan:
"Dengan mengandaikan bahawa FRB dihasilkan oleh galaksi dari jenis tertentu (mis., Mirip dengan FRB 121102) kita dapat menghitung berapa banyak FRB yang harus dihasilkan oleh setiap galaksi untuk menjelaskan pemerhatian yang ada (iaitu, 2000 per langit per hari). Dengan mempertimbangkan jumlah ini, kita dapat menyimpulkan kadar pengeluaran untuk seluruh populasi galaksi. Pengiraan ini menunjukkan bahawa FRB berlaku setiap saat ketika memperhitungkan semua kejadian samar. "
Walaupun sifat dan asal usul FRB masih belum diketahui - cadangan termasuk bintang neutron berputar dan juga kecerdasan asing! - Fialkov dan Loeb menunjukkan bahawa mereka dapat digunakan untuk mempelajari struktur dan evolusi Alam Semesta. Sekiranya memang berlaku dengan frekuensi berkala di seluruh kosmos, maka sumber yang lebih jauh dapat bertindak sebagai penyiasat yang kemudiannya bergantung pada para astronom untuk memasuki kedalaman ruang.
Sebagai contoh, dalam jarak kosmik yang luas, terdapat sebilangan besar bahan campur tangan yang menyukarkan para astronom untuk mengkaji Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB) - sinaran sisa dari Big Bang. Kajian bahan campur tangan ini dapat menghasilkan perkiraan baru tentang betapa padatnya ruang - iaitu berapa banyak yang terdiri daripada bahan biasa, bahan gelap, dan tenaga gelap - dan seberapa cepat pengembangannya.
Dan seperti yang ditunjukkan oleh Prof Loeb, FRB juga dapat digunakan untuk mengeksplorasi pertanyaan-pertanyaan kosmetik yang berkekalan, seperti bagaimana "Zaman Gelap" Alam Semesta berakhir:
"FRB dapat digunakan untuk mengukur lajur elektron bebas ke arah sumbernya. Ini dapat digunakan untuk mengukur ketumpatan bahan biasa antara galaksi di alam semesta masa kini. Selain itu, FRB pada masa kosmik awal dapat digunakan untuk mengetahui kapan sinar ultraviolet dari bintang pertama memecah atom primer hidrogen yang tersisa dari Big Bang menjadi elektron dan proton konstituennya. "
"Zaman Gelap", yang terjadi antara 380.000 hingga 150 juta tahun setelah Big Bang, dicirikan oleh "kabut" atom hidrogen yang berinteraksi dengan foton. Akibatnya, sinaran pada masa ini tidak dapat dikesan oleh instrumen semasa kami. Pada masa ini, para saintis masih berusaha untuk menyelesaikan bagaimana Alam Semesta membuat peralihan antara "Zaman Gelap" dan zaman berikutnya ketika Alam Semesta dipenuhi cahaya.
Tempoh "reionisasi" ini, yang berlangsung 150 juta hingga 1 miliar tahun setelah Big Bang, adalah ketika bintang dan kuasar pertama terbentuk. Secara umumnya dipercayai bahawa cahaya UV dari bintang-bintang pertama di Alam Semesta bergerak ke luar untuk mengionkan gas hidrogen (sehingga membersihkan kabut). Satu kajian baru-baru ini juga menunjukkan bahawa lubang hitam yang ada di Alam Semesta awal menciptakan "angin" yang diperlukan yang membolehkan sinaran pengion ini melarikan diri.
Untuk tujuan ini, FRB dapat digunakan untuk menyelidiki periode awal Alam Semesta ini dan menentukan apa yang memecah "kabut" ini dan membiarkan cahaya melarikan diri. Mempelajari FRB yang sangat jauh dapat memungkinkan para saintis mempelajari di mana, kapan dan bagaimana proses "reionisasi" ini terjadi. Ke depan, Fialkov dan Loeb menjelaskan bagaimana teleskop radio masa depan dapat menemui banyak FRB.
"Observatori radio masa depan, seperti Array Kilometer Persegi, akan cukup sensitif untuk mengesan FRB dari galaksi generasi pertama di pinggir alam semesta yang dapat dilihat," kata Prof Loeb. "Hasil kerja kami memberikan perkiraan pertama mengenai jumlah dan sifat kilatan gelombang radio pertama yang menyala di alam semesta bayi."
Kemudian ada Eksperimen Pemetaan Intensiti Hidrogen Kanada (CHIME) di Balai Cerap Dominion Radio Astrophysical di British Columbia, yang baru-baru ini mula beroperasi. Alat ini dan instrumen lain akan berfungsi sebagai alat yang kuat untuk mengesan FRB, yang pada gilirannya dapat digunakan untuk melihat wilayah waktu dan ruang yang sebelumnya tidak terlihat, dan membuka beberapa misteri kosmologi terdalam.
"[W] Kami mendapati bahawa teleskop generasi akan datang (dengan kepekaan yang jauh lebih baik daripada yang ada) diharapkan dapat melihat lebih banyak FRB daripada yang diperhatikan hari ini," kata Dr Fialkov. "Ini akan memungkinkan untuk mencirikan populasi FRB dan mengenal pasti asal usul mereka. Memahami sifat FRB akan menjadi kejayaan utama. Setelah sifat sumber ini diketahui, FRB dapat digunakan sebagai suar kosmik untuk menjelajahi Alam Semesta. Salah satu aplikasi adalah mengkaji sejarah reionisasi (peralihan fasa kosmik ketika gas inter-galaksi diionisasi oleh bintang). "
Ini adalah pemikiran yang terinspirasi, menggunakan fenomena kosmik semula jadi sebagai alat penyelidikan. Sehubungan dengan itu, menggunakan FRB untuk menyelidiki objek yang paling jauh di ruang angkasa (dan sejauh masa yang kita dapat) adalah seperti menggunakan kuasar sebagai suar navigasi. Pada akhirnya, meningkatkan pengetahuan tentang Alam Semesta membolehkan kita meneroka lebih banyak lagi.
