Retakan putih di permukaan magnetar melambangkan aktivitas gempa bintang, dan paku berbentuk kerucut yang memanjang dari permukaan melambangkan beberapa semburan FRB. Ukuran paku bervariasi, mencerminkan variabilitas energi ledakan. Garis hijau yang menghubungkan semburan menunjukkan jalur berjalan acak, melambangkan sifat stokastik dari aktivitas semburan radio yang cepat. Tidak ada hubungan langsung antara garis zigzag hijau dan celah gempa bintang, sehingga menyoroti perbedaan antara sifat FRB dan gempa bumi. Kredit: ©Science China Press
Penelitian tentang semburan radio cepat (FRB) menyoroti keluaran energi ekstrem dan sifat misteriusnya. Studi terbaru yang menggunakan metode inovatif untuk menganalisis FRB menunjukkan bahwa FRB disebabkan oleh berbagai mekanisme emisi, sehingga menambah kompleksitas dalam memahami asal usulnya.
Semburan radio cepat (FRB) mewakili ledakan radio paling hebat di Alam Semesta, melepaskan energi yang cukup, hanya dalam seperseribu detik, untuk memberi daya pada masyarakat manusia global selama satu triliun tahun. Sejak penemuan pertama pada tahun 2007, FRB telah menarik perhatian yang signifikan, dan berpuncak pada Penghargaan Shaw di bidang Astronomi pada tahun 2023. Dengan asal usul yang belum diketahui, ledakan kosmik ekstrem ini merupakan salah satu fenomena paling misterius dalam astronomi dan fisika.
Kausalitas menentukan bahwa sumber FRB harus berukuran lebih kecil dari c·dt, di mana c adalah kecepatan cahaya dan dt adalah durasi kejadian. Untuk ledakan 1 milidetik, ini berarti wilayah yang lebih kecil dari 300 kilometer, berarti objek kompak seperti bintang neutron atau lubang hitam menjadi mesin FRB. Putaran cepat telah diamati pada sebagian besar objek kompak, sehingga menimbulkan ekspektasi periodisitas pengulangan semburan FRB. Namun, penelusuran ekstensif untuk periodisitas dari skala milidetik hingga detik semuanya gagal, sehingga mendorong evaluasi ulang mekanisme emisi FRB.
Panel atas dan tengah menampilkan rangkaian peristiwa dalam ruang energi-waktu dari sumber-sumber ini. Warnanya berubah dari biru menjadi merah, menunjukkan peningkatan stokastisitas. Di panel bawah, semburan radio cepat berkumpul dengan gerakan Brown menuju wilayah yang sangat acak, namun tidak terlalu semrawut dalam ruang fase stokastisitas-kekacauan, yang berbeda dengan gempa bumi dan jilatan api matahari, yang keduanya lebih semrawut namun kurang acak dibandingkan FRB. Kredit: ©Science China Press
Sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Di Li dari National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences telah memperkenalkan pendekatan baru untuk mengkarakterisasi perilaku FRB dalam ruang fase bivariat energi-waktu. Dengan mengukur keacakan dan kekacauan menggunakan “Indeks Pincus” dan “Eksponen Lyapunov” yang digeneralisasi, mereka berhasil menempatkan FRB dalam konteks peristiwa fisik umum lainnya seperti pulsar, gempa bumi, dan jilatan api matahari, secara sistematis.
Baik keacakan maupun kekacauan menyebabkan ketidakpastian, namun keduanya berbeda. Ketidakpastian urutan acak tetap konstan dari waktu ke waktu, menggambarkan pelemparan dadu—hasil setiap pelemparan tidak ada hubungannya dengan pelemparan dadu sebelumnya. Dalam sistem chaos, ketidakpastian meningkat secara eksponensial seiring berjalannya waktu. Misalnya, siapa pun dapat memprediksi cuaca dalam beberapa detik mendatang dengan melihat ke atas dan ke sekeliling, namun masih sulit bagi umat manusia untuk memprediksi cuaca dalam jangka panjang secara akurat.
Tim menemukan FRB berkeliaran di ruang fase energi-waktu, dengan tingkat kekacauan yang lebih rendah tetapi tingkat keacakan yang lebih tinggi dibandingkan gempa bumi dan jilatan api matahari. Keacakan emisi FRB menunjukkan adanya kombinasi beberapa mekanisme atau lokasi emisi. Studi ini menetapkan kerangka baru dalam mengukur FRB dan membawa kita semakin dekat untuk mengungkap asal muasal ledakan kosmik yang dahsyat ini: siapakah yang melempar dadu kosmik?
Referensi: “Waktu kedatangan dan energi FRB melintasi ruang bivariat energi-waktu seperti gerak Brown” oleh Yong-Kun Zhang, Di Li, Yi Feng, Pei Wang, Chen-Hui Niu, Shi Dai, Ju-Mei Yao dan Chao-Wei Tsai, 9 Februari 2024, Buletin Sains.
DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.010
