Webb menemukan galaksi induk kecil dari semburan radio cepat terjauh yang teramati sejauh ini

Para astronom yang menggunakan Teleskop Antariksa James Webb, misi bersama NASA, ESA, dan CSA, telah mengidentifikasi galaksi yang menghasilkan FRB 20240304B, yang oleh NASA, ESA, dan W. M. Keck Observatory digambarkan sebagai semburan radio cepat terjauh yang ditemukan sejauh ini. Studi yang dipimpin Manisha Caleb dari University of Sydney itu diterbitkan pada 8 Oktober di jurnal Science, menurut ketiga siaran pers tersebut. Semburan radio cepat, yang pertama kali ditemukan pada 2007, adalah kilatan radio yang hanya berlangsung beberapa milidetik dan mencapai Bumi dari tempat yang sangat jauh di alam semesta. Sebagian besar hanya teramati satu kali dan tidak pernah terlihat lagi, dan penyebabnya masih belum diketahui.

Tim MeerTRAP menangkap semburan itu dengan teleskop radio MeerKAT di Afrika Selatan pada 4 Maret 2024, yang menjadi asal penamaannya. Data radio mengisyaratkan jarak yang sangat jauh, tetapi untuk memastikannya perlu ditemukan galaksi asal semburan tersebut. Meskipun posisinya diketahui dengan tepat, teleskop-teleskop besar di darat tidak melihat apa pun di sana. Menurut Keck Observatory, tim yang dipimpin rekan penulis J. Xavier Prochaska (University of California, Santa Cruz) menghabiskan satu jam memotret titik itu dengan instrumen LRIS pada teleskop Keck I dan tidak menemukan galaksi. Prochaska mengatakan tim menyimpulkan bahwa “jika kami ingin menemukan sumbernya, kami harus pergi ke antariksa”.

Kamera NIRCam milik Webb kemudian mendeteksi sebuah galaksi di posisi semburan, dan spektrograf NIRSpec-nya mengukur pergeseran merah (redshift) galaksi itu sebesar 2,148, yang menempatkan semburan tersebut hanya 3 miliar tahun setelah Dentuman Besar. Keck menyebutkan bahwa pengukuran itu mengandalkan cahaya yang dipancarkan oleh oksigen dan nitrogen. Sebagian besar semburan radio cepat yang tercatat sejauh ini terjadi miliaran tahun kemudian. Galaksi induknya pun ternyata tidak biasa: galaksi yang dikaitkan dengan semburan semacam itu biasanya masif dan aktif membentuk bintang, sedangkan yang ini adalah galaksi katai kecil yang sekitar 1.000 kali kurang masif daripada perkiraan tim, meskipun galaksi ini aktif membentuk bintang. Galaksi ini ada sekitar masa cosmic noon (tengah hari kosmik), era ketika pembentukan bintang di alam semesta mencapai puncaknya, dan laju pembentukan bintangnya menunjukkan bahwa sebagian besar bintangnya bisa jadi lahir dalam waktu hanya 30 juta tahun. “Galaksi induk ini menonjol di antara seluruh sampel galaksi yang kami miliki”, kata rekan penulis Ben Stappers dari University of Manchester.

Menurut siaran-siaran pers tersebut, hal ini penting bagi perdebatan tentang bagaimana semburan itu terjadi. Satu penjelasan menyatakan bahwa semburan berasal dari penggabungan dua bintang neutron. Karena pasangan semacam itu diperkirakan membutuhkan miliaran tahun untuk saling mendekat secara spiral hingga menyatu, semburan yang terbentuk dengan cara ini seharusnya muncul terutama di galaksi yang lebih tua dengan populasi bintang yang sudah berevolusi. Penjelasan lain menunjuk pada magnetar, bintang neutron muda bermedan magnet sangat kuat yang tersisa ketika bintang masif mengakhiri hidupnya sebagai supernova; magnetar dapat memancarkan semburan, misalnya melalui gempa bintang, tanpa perlu menunggu lama, sehingga semburan itu akan berada di galaksi muda seperti galaksi ini. ESA dan Keck menyatakan bahwa temuan ini mengindikasikan magnetar muda sebagai kemungkinan penyebabnya. “Penelitian kami menunjukkan bahwa sangat kecil kemungkinan FRB ini dihasilkan oleh penggabungan,” kata Caleb.

Semburan ini juga berfungsi sebagai alat untuk menyelidiki ruang yang tampak kosong antara galaksinya dan Bumi. Prochaska mengibaratkan semburan radio cepat sebagai senter kosmik yang sinyalnya membawa catatan tentang segala sesuatu yang dilewatinya, sehingga para astronom dapat melacak materi jaring kosmik yang selama ini tak terlihat. Dalam sinyal ini, tim menemukan jejak dua struktur: sebuah gugus galaksi yang sebelumnya tidak diketahui sekitar 3,5 miliar tahun cahaya dari Bumi, pada pergeseran merah 0,3, dan Gugus Virgo yang berdekatan, sekitar 54 juta tahun cahaya jauhnya. Ke depan, para peneliti memperkirakan bahwa MeerKAT mungkin dapat mendeteksi dan menentukan lokasi beberapa semburan per tahun pada pergeseran merah di atas 1,0, yang berarti lebih dari separuh jalan kembali ke awal alam semesta. Mereka memperkirakan fasilitas radio baru akan meningkatkan laju tersebut dan Webb akan sangat penting untuk mempelajari galaksi induk dari semburan sejauh itu.