Peta Magnet Terbesar Alam Semesta Dirilis: Mengungkap 'Jaring' Tak Kasatmata dengan 4 Juta Galaksi

Tim astronom internasional yang dipimpin oleh CSIRO, badan sains nasional Australia, dan SKA Observatory (SKAO) baru saja merilis peta medan magnet alam semesta terbesar yang pernah dibuat. Peta bernama SPICE-RACS ini bukan sekadar rekor baru; ia membuka jendela ke 'jaring kosmik' magnetik yang selama ini tak kasatmata .

Apa itu SPICE-RACS?

SPICE-RACS adalah singkatan dari Spectra and Polarisation in Cutouts of Extragalactic Sources from the Rapid ASKAP Continuum Survey. Ini adalah peta magnetik langit yang disusun dari data nyaris 4 juta galaksi, menjadikannya 40 kali lebih besar dari basis data sejenis sebelumnya dan lima kali lebih luas dari gabungan semua peta magnetik yang pernah dibuat dalam dua dekade terakhir . Peta ini mencakup seluruh langit dari Kutub Langit Selatan hingga deklinasi +30° . Hasil kerja yang dipimpin oleh Dr. Alec Thomson ini telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal Publications of the Astronomical Society of Australia .

Membedah Teknik di Balik Peta: ASKAP dan Rotasi Faraday

Keajaiban peta ini bermula dari teleskop radio Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), yang terletak di Observatorium Radio-astronomi Murchison CSIRO, Australia Barat . ASKAP memiliki kemampuan unik: bidang pandang yang sangat luas dan sistem rotasi cawan yang memungkinkannya memindai langit dengan cepat dan dalam .

Bagaimana caranya 'melihat' medan magnet yang tak terlihat? Kuncinya adalah efek yang disebut rotasi Faraday. Begini penjelasan sederhananya:

1. Galaksi-galaksi jauh memancarkan gelombang radio yang terpolarisasi linier (gelombangnya bergetar pada satu bidang datar).
2. Saat gelombang ini menempuh perjalanan miliaran tahun cahaya menuju Bumi, ia melewati awan gas panas dan terionisasi (plasma) yang memiliki medan magnet.
3. Medan magnet dalam plasma ini akan memuntir bidang polarisasi gelombang radio tersebut. Besarnya puntiran ini sebanding dengan kekuatan medan magnet dan kepadatan elektron di sepanjang jalur pandang .
4. Dengan mengukur besarnya puntiran (disebut Rotation Measure/RM) untuk jutaan sumber, para ilmuwan bisa merekonstruksi di mana 'benang-benang' magnetik berada dan seberapa kuat relatifnya .

Tim menggunakan data dari survei RACS-low3 pada frekuensi 887,5 MHz, lalu mengolah ulang data mentah ASKAP untuk mengekstrak informasi polarisasi penuh dari setiap galaksi .

Apa yang Terungkap? Struktur Magnetik yang Mengejutkan

Peta ini mengungkap detail struktur magnetik yang belum pernah terlihat sebelumnya. Beberapa temuan kuncinya meliputi:

• Filamen Magnetik Galaksi: Peta ini memamerkan struktur filamen RM linier yang mencolok di kutub utara dan selatan galaksi, beberapa di antaranya membentang sepenuhnya dari satu sisi ke sisi lain. Ini mirip dengan struktur yang terlihat pada jejak hidrogen netral dan debu antarbintang .
• Pola 'Seperti Ritsleting' di Bima Sakti: Di dekat pusat Galaksi Bima Sakti, tim menemukan pola RM kuasi-periodik yang antisimetris terhadap bidang galaksi. Ini mengisyaratkan adanya pembalikan arah medan magnet di sepanjang garis pandang, mungkin merupakan fitur dari batang atau pusat galaksi kita .
• Cincin Sisa Supernova (G353-34): Sebuah cincin besar dengan RM positif yang dulu hanya terlihat samar-samar, kini tampak jelas dan terpetakan dengan resolusi tinggi .
• Interaksi Awan Magellan: Peta ini menyediakan konteks medan magnet untuk interaksi antara Bima Sakti dengan galaksi tetangganya, Awan Magellan Besar dan Kecil .
• Gas Magnetik di Alam Semesta Muda: Dalam studi pendamping menggunakan data SPICE-RACS dan teleskop DESI, para peneliti berhasil menyusun sampel garis pandang kuasar terbesar dengan RM. Mereka mendeteksi gas termagnetisasi di sekitar galaksi pada redshift z~1, menghubungkan medan magnet dengan siklus gas yang mengatur pembentukan bintang .

Kualitas datanya luar biasa: kepadatan sumber RM rata-rata mencapai ~7 sumber per derajat persegi, dengan kesalahan RM median hanya 2.2 rad/m² .

Lompatan Besar Dibanding Upaya 20 Tahun Terakhir

Profesor Naomi McClure-Griffiths, Kepala Ilmuwan SKAO, menyatakan bahwa "selama 20 tahun terakhir, para astronom bekerja dengan dataset yang pada dasarnya itu-itu saja," yang bahkan tidak mencakup langit selatan . SPICE-RACS kini mengubah segalanya dengan perbandingan dramatis:

• Cakupan langit 5× lebih luas dari semua peta magnetik sebelumnya digabungkan .
• Jumlah sumber ~40× lebih banyak (4 juta vs. sekitar 100.000 di katalog RM lama) .
• Cakupan langit selatan penuh untuk pertama kalinya, dari kutub selatan hingga deklinasi +30° .
• Presisi RM pita lebar yang secara efektif memecahkan ambiguitas kompleksitas Faraday yang mengganggu survei pita sempit sebelumnya .

Masa Depan: POSSUM, ASKAP, dan SKA

SPICE-RACS adalah produk awal dari kolaborasi POSSUM (Polarisation Sky Survey of the Universe's Magnetism), sebuah tim internasional yang menggunakan ASKAP untuk mempelajari magnetisme kosmik . Dalam jangka pendek, kolaborasi ini akan terus menghasilkan peta yang lebih baik dengan observasi ASKAP yang lebih dalam .

Dalam jangka panjang, teleskop Square Kilometre Array (SKA) yang sensasional—yang akan mulai beroperasi penuh akhir dekade ini—akan membawa pemetaan ini ke level yang jauh lebih tinggi. Magnetisme kosmik adalah salah satu dari lima Proyek Sains Kunci SKA, dan sensitivitasnya pada frekuensi 1–10 GHz akan melacak medan magnet di piringan galaksi, wilayah pusat, dan relik kluster dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya . Menariknya, ASKAP sendiri adalah prekursor langsung untuk SKA, dan lokasinya di Australia Barat juga merupakan tempat SKA-Low sedang dibangun .

Mengapa Ini Penting?

Peta ini mengubah masalah fundamental yang belum terpecahkan—asal-usul dan peran medan magnet di sepanjang sejarah kosmik—dari yang tadinya tampak mustahil menjadi sesuatu yang sekarang dapat diakses secara empiris. Medan magnet memengaruhi bagaimana galaksi tumbuh, bagaimana materi bergerak, dan bagaimana alam semesta berevolusi . Data baru ini membuka pintu untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan besar: "Kapan medan magnet pertama kali muncul di alam semesta?" dan "Bagaimana medan magnet di jaring kosmik memengaruhi pembentukan galaksi?" . Seluruh data ini tersedia secara bebas melalui portal akses data CSIRO, memungkinkan ilmuwan di seluruh dunia, termasuk Indonesia, untuk turut serta dalam penemuan-penemuan baru .