Sejak tahun 2007, ahli astronomi telah merakam sekitar 20 denyutan radio misteri, sumbernya terletak jauh di luar Galaxy kita. Kolumnis BBC Earth memutuskan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai fenomena ini.
Tidak ada kekurangan fenomena aneh dan tidak difahami sepenuhnya di Alam Semesta - dari lubang hitam hingga planet luar biasa. Para saintis mempunyai sesuatu untuk dibingungkan.
Tetapi satu misteri akhir-akhir ini sangat menarik bagi para astronom - letupan misteri pelepasan radio di angkasa, yang dikenali sebagai denyutan radio pantas.
Mereka bertahan hanya beberapa milisaat, tetapi mereka mengeluarkan sekitar sejuta kali lebih banyak tenaga daripada yang dihasilkan oleh Matahari dalam jangka masa yang sama.
Sejak penemuan denyut nadi pertama pada tahun 2007, para astronom berjaya mendaftarkan kurang dari 20 kes seperti itu - semua sumbernya terletak di luar Galaksi kita dan diedarkan secara merata ke langit.
Walau bagaimanapun, teleskop cenderung memerhatikan bahagian-bahagian kecil langit pada waktu tertentu.
Sekiranya kita mengekstrapolasi data yang diperoleh ke seluruh langit, maka, seperti yang diandaikan oleh para astronom, jumlah denyutan radio tersebut dapat mencapai 10 ribu sehari.
Dan tidak ada yang tahu sebab berlakunya fenomena ini.
Video promosi:
Ahli astronomi, tentu saja, mempunyai banyak penjelasan yang mungkin, beberapa di antaranya terdengar sangat eksotik: pelanggaran bintang neutron, letupan lubang hitam, pecahan tali kosmik, dan juga hasil aktiviti kecerdasan luar angkasa.
"Sekarang ada lebih banyak teori yang berusaha menjelaskan sifat denyut radio cepat daripada sebenarnya denyutan," kata Duncan Lorimer, seorang penyelidik di American University of West Virginia dan pemimpin pasukan penyelidikan yang menemui denyut radio cepat pertama (juga disebut denyut Lorimer). "Ini adalah tanah subur bagi ahli teori."
Tetapi walaupun penjelasan mengenai sifat denyut radio cepat ternyata lebih biasa, mereka masih boleh memberi manfaat besar kepada sains.
Mereka pasti akan merevolusikan pemahaman kita tentang alam semesta.
Isyarat radio ini seperti sinar laser yang menembusi Alam Semesta dan menemui medan magnet, plasma dan fenomena kosmik lain di jalan mereka.
Dengan kata lain, mereka menangkap maklumat mengenai ruang intergalaksi di sepanjang jalan dan dapat mewakili alat unik untuk menjelajahi Alam Semesta.
"Mereka pasti akan merevolusikan pemahaman kita tentang alam semesta kerana mereka dapat digunakan untuk membuat pengukuran yang sangat tepat," kata Peng Wee-Li, ahli astrofizik di University of Toronto.
Tetapi sebelum itu berlaku, saintis perlu lebih memahami sifat denyutan radio pantas.
Ahli astronomi telah mencapai kemajuan yang menjanjikan di kawasan ini selama beberapa bulan terakhir.
Perkara pertama yang menyerang Lorimer mengenai denyutan nadi yang ditemuinya adalah keamatannya.
Lorimer dan rakannya meninjau set data arkib yang dikumpulkan dengan Teleskop Radio Parks di Australia. Mereka mencari denyut radio, seperti yang dipancarkan oleh bintang neutron yang berputar dengan cepat, yang disebut pulsar.
Saya sangat teruja pada malam itu sehingga saya tidak dapat tidur
Matthew Bales, ahli astronomi
Bintang-bintang ini, masing-masing dengan diameter sebuah kota besar, mempunyai ketumpatan inti atom dan dapat berputar pada kelajuan melebihi 1000 putaran sesaat.
Pada masa yang sama, mereka memancarkan aliran radio yang diarahkan secara sempit, sehubungan dengan itu mereka juga disebut suar ruang.
Isyarat radio yang dipancarkan oleh pulsar kelihatan seperti denyutan ke pemerhati dari Bumi.
Tetapi isyarat yang dikesan oleh pasukan Lorimer sangat pelik.
"Itu sangat kuat sehingga membanjiri komponen elektronik teleskop," kenang Lorimer. "Ini sangat tidak biasa untuk sumber radio."
Nadi berlangsung selama kira-kira 5 milisaat, selepas itu intensiti menurun.
"Saya masih ingat pertama kali saya melihat gambarajah momentum," kata ahli pasukan Lorimer, Matthew Bales, ahli astronomi di Universiti Teknologi Swinburne, Australia. "Saya sangat teruja pada malam itu sehingga saya tidak dapat tidur."
Selama kira-kira lima tahun selepas penemuan dorongan Lorimer, ia tetap menjadi anomali yang tidak dapat dijelaskan.
Sebilangan sarjana percaya bahawa itu hanya gangguan instrumental. Dan dalam kajian yang diterbitkan pada tahun 2015, dikatakan bahawa denyut nadi dengan parameter serupa direkodkan semasa operasi gelombang mikro yang dipasang di bahagian ekonomi Taman Observatorium.
Sumbernya berada di luar Galaxy kita, mungkin berbilion tahun cahaya dari Bumi.
Namun, sejak 2012, ahli astronomi yang menggunakan teleskop lain telah mengesan beberapa denyutan radio yang serupa, dengan itu mengesahkan bahawa isyarat itu sebenarnya berasal dari angkasa.
Dan bukan hanya dari angkasa - sumbernya berada di luar Galaksi kita, mungkin berbilion tahun cahaya dari Bumi. Andaian ini dibuat berdasarkan pengukuran fenomena yang dikenali sebagai kesan penyebaran.
Semasa perjalanan mereka melalui Alam Semesta, gelombang radio berinteraksi dengan elektron plasma yang mereka temui dalam perjalanan. Interaksi ini menyebabkan kelambatan penyebaran gelombang, bergantung pada frekuensi isyarat radio.
Gelombang radio frekuensi lebih tinggi tiba di pemerhati sedikit lebih cepat daripada gelombang radio frekuensi rendah.
Dengan mengukur perbezaan nilai-nilai ini, para astronom dapat mengira berapa banyak plasma yang harus dihantar oleh isyarat kepada pemerhati, yang memberi mereka idea anggaran jarak sumber nadi radio.
Gelombang radio yang datang kepada kita dari galaksi lain bukanlah perkara baru. Hanya sebelum penemuan denyut radio pantas, saintis tidak memerhatikan isyarat dengan intensiti tinggi.
Kewujudan isyarat, intensitasnya sejuta kali lebih besar daripada apa yang dikesan sebelumnya, mengasyikkan imaginasi
Jadi, quasars - nukleus galaksi aktif, di dalamnya, seperti yang dipercayai para saintis, adalah bintang hitam besar - mengeluarkan sejumlah besar tenaga, termasuk dalam rangkaian radio.
Tetapi quasar yang terletak di galaksi lain jauh dari kita sehingga isyarat radio yang diterima daripadanya sangat lemah.
Mereka mudah tenggelam walaupun dengan isyarat radio dari telefon bimbit yang diletakkan di permukaan bulan, kata Bailes.
Denyutan radio pantas adalah perkara lain. "Kewujudan isyarat yang sejuta kali lebih kuat daripada yang terdeteksi sebelumnya sangat mengasyikkan," kata Bales.
Terutama mengingat kenyataan bahawa denyutan radio pantas dapat menunjukkan fenomena fizikal baru yang belum diterokai.
Salah satu penjelasan yang paling tidak jelas mengenai asal usulnya adalah berkaitan dengan tali kosmik yang disebut - lipatan satu dimensi hipotesis ruang-waktu yang dapat meregangkan sekurang-kurangnya puluhan parsec.
Sebilangan tali ini mungkin superkonduktor, dan arus elektrik dapat mengalir melaluinya.
Menurut hipotesis yang diajukan pada tahun 2014, rentetan kosmik kadang-kadang pecah, mengakibatkan ledakan radiasi elektromagnetik.
Atau, kata Penh, penjelasan untuk ledakan ini boleh menjadi letupan lubang hitam.
Medan graviti lubang hitam begitu besar sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak dapat melepaskan diri dari belakang.
Sekiranya kita menganggap bahawa pada tahap awal pengembangan Alam Semesta, lubang hitam kecil terbentuk di dalamnya, maka sekarang mereka mungkin akan menguap
Walau bagaimanapun, pada tahun 1970-an. ahli fizik teori Britain yang terkenal Stephen Hawking mencadangkan bahawa tenaga dapat menguap dari permukaan lubang hitam yang menua.
Sekiranya kita menganggap bahawa pada tahap awal pengembangan Alam Semesta terbentuk lubang hitam kecil di dalamnya, maka sekarang ia mungkin akan menguap dan akhirnya meletup, yang membawa kepada pelepasan pancaran radio seketika.
Pada bulan Februari 2016, ahli astronomi mengumumkan bahawa mereka mungkin telah membuat kemajuan dalam penyelidikan.
Pasukan saintis yang diketuai oleh Evan Keehan bekerja di ibu pejabat interferometer radio Square Kilometer Array di Pusat Astrofizik Bank Jodrell British, menganalisis parameter satu denyutan radio pantas yang dirakam pada April 2015.
Menurut kesimpulan ahli astronomi, sumber denyut radio berada di galaksi yang terletak 6 bilion tahun cahaya dari kita dan terdiri dari bintang-bintang lama.
Dalam kes ini, parameter denyutan radio yang diperhatikan menunjukkan kemungkinan sekurang-kurangnya satu senario: perlanggaran bintang neutron berpasangan
Buat pertama kalinya, para penyelidik dapat menentukan lokasi sumber pelepasan radio dengan ketepatan galaksi, yang dianggap dalam komuniti saintifik sebagai penemuan yang sangat penting.
"Mengenal galaksi yang berisi sumber denyut radio cepat adalah potongan teka-teki," kata Bales, yang juga bekerja pada tim Keehan. "Jika kita dapat menentukan galaksi, kita dapat mengetahui sejauh mana sumbernya dari kita."
Selepas itu, anda dapat mengukur jumlah tenaga nadi dengan tepat dan mula membuang teori yang paling tidak masuk akal mengenai asalnya.
Dalam kes ini, parameter denyut radio yang diperhatikan menunjukkan kemungkinan sekurang-kurangnya satu senario: perlanggaran bintang neutron berpasangan berputar di antara satu sama lain.
Nampaknya misteri sifat denyutan radio cepat hampir dapat dipecahkan. "Saya sangat gembira dengan hasil kajian ini," kata Lorimer.
Tetapi hanya beberapa minggu kemudian, saintis Edo Berger dan Peter Williams dari Universiti Harvard mempersoalkan teori tersebut.
Kesimpulan dari pasukan Keehan didasarkan pada pemerhatian fenomena tersebut, yang ditafsirkan oleh para saintis sebagai pelemahan isyarat radio setelah berakhirnya denyut radio cepat.
Sumber isyarat pudar dengan pasti terletak di galaksi yang terletak 6 miliar tahun cahaya dari Bumi, dan para penyelidik percaya bahawa nadi radio cepat datang dari sana.
Namun, menurut Berger dan Williams, apa yang diambil Kian untuk isyarat radio yang semakin pudar tidak ada kaitan dengan denyutan radio pantas.
Mereka dengan teliti menganalisis ciri-ciri isyarat sisa dengan menunjuk teleskop radio American Very Large Array ke galaksi yang jauh.
Perlanggaran bintang neutron berlaku beberapa kali dengan magnitud lebih jarang daripada kemungkinan frekuensi denyutan radio pantas, sehingga semua kes yang didaftarkan tidak dapat dijelaskan oleh fenomena ini sahaja.
Didapati bahawa kita sedang membincangkan fenomena terpisah yang disebabkan oleh turun naiknya cahaya galaksi itu sendiri disebabkan oleh fakta bahawa di tengahnya terdapat lubang hitam supermasif, menyerap gas dan habuk kosmik.
Dengan kata lain, galaksi berkelip bukanlah tempat dari mana nadi radio cepat dipancarkan. Kebetulan berada di bidang pandangan teleskop - sama ada di belakang sumber sebenarnya, atau di hadapannya.
Dan jika nadi radio tidak dihantar dari galaksi ini, maka mungkin itu bukan disebabkan oleh perlanggaran dua bintang neutron.
Senario neutron mempunyai titik lemah yang lain. "Kekerapan pelepasan denyutan radio cepat jauh lebih tinggi daripada frekuensi radiasi yang dijangkakan dari pelanggaran bintang neutron," kata Maxim Lyutikov dari American University of Purdue.
Di samping itu, pelanggaran bintang neutron berlaku beberapa urutan magnitud lebih jarang daripada kemungkinan frekuensi denyutan radio pantas, sehingga semua kes yang didaftarkan tidak dapat dijelaskan oleh fenomena ini sahaja.
Dan tidak lama lagi, bukti saintifik baru mengurangkan kemungkinan penjelasan seperti itu lebih banyak lagi.
Pada bulan Mac 2016, sekumpulan ahli astronomi melaporkan penemuan yang menakjubkan. Mereka mempelajari denyutan radio yang dirakam pada tahun 2014 oleh Observatorium Arecibo di Puerto Rico. Ternyata ini bukan satu peristiwa - dorongan diulang sebanyak 11 kali selama 16 hari.
"Ini adalah penemuan terbesar sejak ledakan radio cepat pertama," kata Penh. "Ini mengakhiri sejumlah besar hipotesis yang dicadangkan setakat ini."
Semua denyutan radio cepat yang dirakam sebelumnya adalah tunggal - pengulangan isyarat dari sektor langit yang sama tidak direkodkan.
Oleh itu, saintis menganggap bahawa mereka boleh menjadi akibat dari bencana kosmik, dalam setiap kes hanya berlaku sekali - contohnya, letupan lubang hitam atau pelanggaran bintang neutron.
Tetapi teori ini tidak menjelaskan kemungkinan (dalam beberapa kes) mengulangi denyutan radio secara berturut-turut. Apa pun punca siri denyut nadi seperti itu, syarat-syarat kejadiannya mesti dijaga selama beberapa waktu.
Keadaan ini secara signifikan menyempitkan senarai kemungkinan hipotesis.
Salah satunya, yang diteliti Buttercup, mengatakan bahawa sumber denyut radio cepat boleh menjadi pulsar muda - bintang neutron berputar pada kecepatan hingga satu revolusi per milisaat.
Buttercup memanggil objek tersebut sebagai pulsar pada steroid.
Seiring berjalannya waktu, putaran pulsar menjadi perlahan, dan sebahagian tenaga putaran dapat dikeluarkan ke angkasa dalam bentuk pancaran radio.
Tidak sepenuhnya jelas bagaimana pulsar dapat memancarkan denyutan radio yang cepat, tetapi diketahui bahawa mereka mampu memancarkan gelombang pendek gelombang radio.
Jadi, pulsar yang terletak di Crab Nebula ini kira-kira berusia 1000 tahun. Ia agak muda dan merupakan salah satu pulsar paling kuat yang diketahui oleh kita.
Semakin muda pulsar, semakin cepat ia berpusing dan semakin banyak tenaga yang dimilikinya. Buttercup memanggil objek seperti itu "pulsar pada steroid."
Dan walaupun pulsar di Crab Nebula sekarang tidak memiliki cukup tenaga untuk memancarkan denyutan radio yang cepat, ada kemungkinan bahawa setelah muncul, ia dapat melakukannya.
Hipotesis lain mengatakan bahawa sumber tenaga untuk denyutan radio pantas bukanlah putaran bintang neutron, tetapi medan magnetnya, yang dapat menjadi seribu triliun kali lebih kuat daripada bumi.
Bintang-bintang Neutron dengan medan magnet yang sangat kuat, yang disebut magnetar, dapat memancarkan denyutan radio pantas melalui proses yang serupa dengan yang menghasilkan suar suria.
Terdapat banyak magnet di Alam Semesta
Semasa magnetar berputar, medan magnet di korona - lapisan luar atmosfera nipis - mengubah konfigurasi dan menjadi tidak stabil.
Pada satu ketika, garis bidang ini berkelakuan seolah-olah anda mengklik cambuk. Aliran tenaga dilepaskan, mempercepat zarah bermuatan, yang memancarkan denyutan radio.
"Ada banyak magnet di alam semesta," kata Bales. "Mereka tidak stabil, yang mungkin menjelaskan berlakunya denyutan radio cepat."
Hipotesis yang berkaitan dengan bintang neutron lebih konservatif dan berdasarkan fenomena yang dikaji dengan baik, oleh itu nampaknya lebih cenderung.
"Semua hipotesis berlakunya denyutan radio cepat, yang saya anggap serius dan yang saya serius bincangkan dengan rakan sekerja, ada kaitan dengan bintang neutron," kata Bales.
Namun, dia mengakui bahawa pendekatan ini agak sepihak. Banyak ahli astronomi yang mengkaji denyut radio cepat juga mempelajari bintang neutron, jadi kecenderungan mereka untuk melihat yang pertama melalui prisma yang terakhir dapat dimengerti.
Mungkin kita berurusan dengan aspek fizik yang belum diterokai
Terdapat juga penjelasan yang lebih tidak konvensional. Sebagai contoh, sebilangan penyelidik telah mencadangkan bahawa denyutan radio cepat timbul akibat pertembungan pulsar dengan asteroid.
Ada kemungkinan beberapa hipotesis benar sekaligus, dan masing-masing menerangkan kes tertentu mengenai berlakunya denyutan radio pantas.
Ada kemungkinan bahawa beberapa dorongan berulang, sementara yang lain tidak, yang tidak sepenuhnya menolak hipotesis perlanggaran bintang neutron dan bencana lain dari skala kosmik.
"Ternyata jawapannya sangat mudah," kata Lyutikov. "Tetapi mungkin juga terjadi ketika kita berurusan dengan aspek fisika yang belum diterokai, dengan fenomena astrofizik baru."
Terlepas dari apa sebenarnya denyutan radio yang cepat, ia dapat memberi manfaat besar kepada sains angkasa.
Sebagai contoh, mereka boleh digunakan untuk mengukur jumlah jirim di alam semesta.
Seperti yang telah disebutkan, gelombang radio memenuhi plasma intergalaksi dalam perjalanannya, yang memperlambat kelajuannya bergantung pada frekuensi gelombang.
Selain dapat mengukur jarak ke sumber isyarat, perbezaan halaju gelombang juga memberikan gambaran tentang berapa banyak elektron antara galaksi kita dan sumber radiasi.
"Gelombang radio dikodekan dengan maklumat tentang elektron yang membentuk alam semesta," kata Bailes.
Sebelum ini, saintis terlibat dalam topik ini pada masa lapang mereka dari penyelidikan asas.
Ini memberi para saintis peluang untuk menganggarkan kira-kira jumlah bahan biasa di ruang angkasa, yang akan membantu mereka di masa depan ketika mengira model untuk kemunculan Alam Semesta.
Keunikan denyut radio cepat adalah bahawa mereka adalah sejenis pancaran laser kosmik, kata Pen.
Mereka menembusi ruang ke arah tertentu dan cukup kuat untuk memberikan ketepatan pengukuran yang unggul.
"Ini adalah alat pengukuran yang paling tepat yang tersedia bagi kami untuk mengkaji objek yang jauh dari jarak pandang," jelasnya.
Jadi, menurutnya, denyutan radio pantas dapat memberitahu mengenai struktur medan plasma dan magnet berhampiran sumber radiasi.
Semasa melalui plasma, denyut radio dapat berkedip - seperti bintang berkelap-kelip ketika dilihat di atmosfer bumi.
Mengukur ciri-ciri sintilasi ini akan memungkinkan para astronom mengukur ukuran kawasan plasma dengan ketepatan beberapa ratus kilometer. Oleh kerana potensi ilmiah yang tinggi, dan paling tidak disebabkan oleh ketidakfahaman fenomena tersebut, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, minat saintis terhadap denyut radio cepat telah meningkat dengan ketara.
"Sebelumnya, para saintis terutama terlibat dalam topik ini pada waktu luang mereka dari penyelidikan arus perdana," kata Lorimer.
Kini para astronom sedang mencari denyut radio pantas di kawasan langit yang belum diterokai dan terus memerhatikan sektor langit di mana fenomena ini telah direkodkan - dengan harapan dapat mendaftarkannya.
Pada masa yang sama, kekuatan teleskop di seluruh dunia digunakan, kerana ketika satu nadi diperhatikan dari beberapa pemerhatian, kebarangkalian pengiraan koordinat sumber yang lebih tepat meningkat dengan ketara.
Jadi, dalam beberapa tahun akan datang, teleskop radio seperti Canadian CHIME (Eksperimen Pemetaan Intensiti Hidrogen Kanada, atau Eksperimen Pemetaan Intensif Hidrogen Kanada) akan dapat memerhatikan kawasan langit yang luas dan mendaftarkan ratusan denyutan radio pantas.
Semakin banyak data yang dikumpulkan, semakin jelas fenomena denyutan radio cepat. Mungkin suatu hari nanti rahsia mereka akan terbongkar.
