Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

Leitin að uppruna okkar í alheiminum

  • ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
    Sýn listamanns á Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) á Chajnantorsléttunni í Chile. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Calçada (ESO)
Helstu upplýsingar
Samtök: Fjölþjóðlegt verkefni
Staðsetning:
Llano de Chajnantor í Atacamaeyðimörkinni í Chile
Hæð:
5.000 m.y.s.
Tegund:
66 útvarpssjónaukar
Bylgjulengd:
Millímetra og hálfsmillímetra
Þvermál loftneta:
50x 12 metra loftnet
12x 7 metra loftnet
4x 12 metra stuðningsloftnet
Heimasíða:
ALMA Observatory
ALMA hjá ESO

ALMA er ætlað að veita okkur innsýn í myndun stjarna snemma í sögu alheimsins og gera nákvæmar mælingar á myndun stjarna og reikistjarna í nágrenni okkar í Vetrarbrautinni. Kostnaður við verkefnið nemur meira en einum milljarði bandaríkjadala enda er um að ræða stærstu og metnaðarfyllstu stjörnustöð sem smíðuð hefur verið hingað til.

Gert er ráð fyrir að mælingar hefjist með ALMA síðla árs 2011 og að hann verði tekinn í fulla notkun í árslok 2012.

Saga

Rekja má tilurð ALMA til þriggja stjarnvísindaverkefna: bandarísku millímetraraðarinnar (MMA), stóru evrópsku suðurhvelsraðarinnar (LSA) og stóru japönsku millímetraraðarinnar (LMA).

Árið 1997 var stigið stórt skref í átt að ALMA þegar ESO (European Southern Observatory) og NRAO (National Radio Astronomy Observatory) ákváðu að sameina MMA og LSA í eitt stórt verkefni sem síðar hlaut nafnið ALMA. Sameinaða röðin hafði mælinákvæmni LSA en tíðnisvið og staðsetningu MMA. Skipaðir voru tækni-, vísinda- og skipulagshópar á vegum ESO og NRAO sem skilgreindu og skipulögðu samstarfið milli samtakanna tveggja með þátttöku Kanada og Spánar (sem tilheyrði ekki ESO á þeim tíma).

Í mars 1999 hlaut röðin nafnið Atacama Large Millimeter Array eða ALMA. Þann 25. febrúar  2003 var undirritaður samningur um smíði og rekstur ALMA milli Norður Ameríku og Evrópu. Fljótlega sóttust Japanir, fyrir fulltingi NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), eftir þátttöku í verkefnu með því að leggja til ACA (Atacama Compact Array) auk þriggja mælitækja fyrir stóru röðina sem mynduðu þannig stækkaða ALMA. Samningur milli ALMA og NAOJ var undirritaður 14. september 2004 og var röðin þá nefnd Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.

Snemma í skipulagsvinnunni var ákveðið að þekkt fyrirtæki í Norður Ameríku, Evrópu og Japan myndu smíða loftnetin í stað þess að nota eina ákveðna hönnun. Var þetta fyrst og fremst af pólitískum ástæðum. Þótt löndin hafi beitt ólíkri nálgun á loftnetin lýtur hvert og eitt þeirra ströngum kröfum ALMA.

Staðsetning

ALMA, Chajnantor
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er staðsett á Llano de Chajnantor sléttunni í Andesfjöllunum í Chile í 5000 metra hæð yfir sjávarmáli. Eldkeilan vinstra megin á myndinni er Licancabur (5920 m há). Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

ALMA er hæsta stjörnustöð heims á Llano de Chajnantor sem er slétta í um 5.100 metra hæð yfir sjávarmáli í Andesfjöllunum í norðanverðri Atacamaeyðimörkinni í Chile, einum þurrasta stað jarðar, um 50 kílómetrum austur af smábænum San Pedro de Atacama, við landamæri Chile, Bólivíu og Argentínu Sléttan er glæsileg, römmuð inn af tignarlegum eldkeilum sem gnæfa yfir hana. Þar rís hæst eldfjallið Llicancabur, 5.920 metra hátt.

Hæðin yfir sjávarmáli og þurrkurinn gerir þennan stað kjörinn til að rannsaka eðlisfræði hins kalda alheims sem gefur frá sér geislun með millímetra og hálfsmillímetra bylgjulengdum. Á þessum löngu bylgjulengdum ljóss geta stjörnufræðingar skyggnst inn í þétt og köld gas- og rykský í Vetrarbrautinni þar sem nýjar stjörnur verða til. Alheimurinn er enn sem komið er óplægður akur á þessum bylgjulengdum svo stjörnufræðingar eiga von á holskeflu nýrra uppgötvana um myndun stjarna, uppruna vetrarbrauta og sólkerfa með hjálp ALMA.

ALMA er ekki eini sjónaukinn á Llano de Chajnantor. Fyrir er til dæmis APEX sjónaukinn, 12 metra breiður útvarpssjónauki sem er undanfari ALMA. Hægt er að lesa sér betur til um APEX á vefsíðu ESO.

Fjármögnun

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Fyrsta evrópska ALMA loftnetið flutt í þjónustumiðstöð stjörnustöðvarinnar í apríl 2011. Mynd: ESO

Í upphafi var ALMA helmingaskipt samstarfsverkefni European Southern Observatory (ESO) og Norður Ameríku. Síðan hefur verkefnið vaxið fiskur um hrygg og notið til þess stuðnings Japans, Taívans, Spánar og Chiles.

ALMA er stærsta og dýrasta stjörnustöð sem menn hafa reist á jörðu niðri hingað til. Áætlaður kostnaður við verkefnið nemur um 1,3 milljörðum bandaríkjadala. Þátttakendur í verkefninu eru:

  • Evrópa — European Southern Observatory

  • Norður Ameríka — National Science Foundation (NSF) í gegnum National Radio Astronomy Observatory (NRAO) og National Research Council of Canada (NRCC)

  • Asía — National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) og ALMA-Taívan við Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics

  • Chile

Sjónaukinn

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Fjögur loftnet ALMA stara upp næturhimininn og búa sig undir verkefnin sem eru framundan. Tunglið lýsir upp svæðið frá hægri og vetrarbrautarslæðan teygir sig þvert yfir myndina vinstra megin. Ef rýnt er í myndina sést Kolapokinn — dökkt rykský í Vetrarbrautinni okkar — í efra vinstra horninu og þar rétt hjá glittir bleikan ljósbjarma sem er Kjalarþokan. Mynd: ESO/José Francisco Salgado

ALMA verður öflugasti sjónauki heims til rannsókna á millímetra og hálfsmillímetra geislun. Þessu gerð ljóss er milli innrauðs ljóss og  útvarpsbylgna. ALMA líkist hins vegar ekkert dæmigerðum stjörnusjónauka. Í stað spegla samanstendur ALMA af mörgum loftnetum sem líkjast stórum gervihnattadiskum.

Loftnetin leika sama hlutverk og speglar í spegilsjónaukum. Þau safna ljósi frá fjarlægum fyrirbærum og beina því í nema sem mælir styrk geislunarinnar. Munurinn er fólginn í bylgjulengdinni. Spegilsjónaukar nema ljós á sýnilega hluta rafsegulrófsins sem hefur 380 til 750 nanómetra bylgjulengd. ALMA nemur aftur á móti geislun með mun lengri bylgjulengd, milli 0,32 til 3,6 mm. Þess vegna eru notuð loftnet en ekki speglar.

Speglar í stjörnusjónaukum þurfa að hafa eins slétt yfirborð og kostur er. Þeir þurfa að vera því sem næst fullkomlega sléttir. Allar ójöfnur sem eru örítið stærri en bylgjulengdin sem mæld er veldur óskýrum myndum og ónákvæmum mælingum. Bylgjulengdirnar sem ALMA greinir eru langar og því verða yfirborð loftnetanna ekki að vera jafn slétt og í spegilsjónaukum. Engu að síður eru loftnetin næstum fullkomlega slétt og beina geisluninni í nemana með mikilli nákvæmni.

Hægt er að beina loftnetunum með um 0,6 bogamínútna nákvæmni eða sem samsvarar breidd golfkúlu í 15 km fjarlægð.

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
ALMA loftnetin þurfa að þola harðneskjulegt umhverfi Chajnantor hásléttunnar í Chile. Í 5.000 metra hæð verða loftnetin 66 að standast öfluga vinda, sterkt sólarljós og umtalsverðar hitasveiflur. Hitastigið getur sveiflast um 40 gráður á Celsíus og farið langt undir frostmark. Stundum snjóar jafnvel eins og sést í rykugu eyðimerkurlandslaginu í bakgrunni. Mynd: ESO/José Francisco Salgado

Loftnetin þurfa að þola harðneskjulegt umhverfi Chajnantor sléttunnar í Andesfjöllunum í Chile. Í 5.000 metra hæð yfir sjávarmáli verða loftnetin 66 að standast öfluga vinda, sterkt sólarljós og töluverðar hitasveiflur. Hitastigið getur sveiflast um 40 gráður á Celsíus og farið langt niður undir frostmark. Stundum leggst jafnvel snjóföl yfir rykugt eldbrunnið, eyðimerkurlandslagið.

Ysta lag loftnetanna er um 1,5 millímetra þykkt nikkellag húðað sérstakri ródíumhúð sem er aðeins 200 nm þykk. Ródíumhúðin veitir mjög góða vörn gegn umhverfisaðstæðunum og dregur líka út hitagleypni loftnetanna. Það er nauðsynlegt því varmaþensla loftnetanna getur haft talsverð áhrif á nákvæmni mælinga.

Þegar smíði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) lýkur verður loftnetunum 66 dreift yfir allt að 16 km breitt svæði á Chajnantor sléttunni. Þar munu þau öll starfa sem ein heild og mynda það sem kallast víxlmælir. Þannig verður ALMA mjög öflugur risasjónanuki, jafnstór svæðinu sem loftnetin dreifast um.

Loftnetin 66 eru ekki öll eins. Meginuppistaðan er fimmtíu 12 metra loftnet en tólf smærri 7 metra og fjögur önnur 12 metra stuðningsloftnet mynda aðra röð sem kallast Atacama Compact Array (ACA). ACA loftnetin eru smíðuð af Mitsubishi fyrirtækinu í Japan (MELCO). Með þeim er hægt að mæla stærri svæði á himninum á tiltekinni tíðni.

Víxlmælir

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, víxlmælir
Þrjú loftnet ALMA tengd saman í fyrsta sinn sem víxlmælir á Chajnantorsléttunni. Samtenging þriggja loftneta gerir stjörnufræðingum kleift að leiðrétta villur sem koma fram þegar aðeins tvö loftnet eru notuð og greiða þar með leiðina að nákvæmum myndum af hinum kalda alheimi í góðri upplausn. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Þótt ALMA samanstandi af 66 loftnetum sem dreifast um Chajnantor sléttuna mynda þau samt sem áður einn sjónauka. Loftnetin starfa saman sem ein heild og mynda svokallaðan víxlmæli svo úr verður mjög öflugur risasjónauki, jafnstór svæðinu sem loftnetin dreifast um.

Ógjörningur yrði að ná markmiðum verkefnisins ef loftnetin væru ósamtengd. Ástæðan er takmörkun á upplausn eða greinigæðum allra sjónauka sem hafa einn spegil eða disk. Þessi takmörk eiga einkum við þegar um er að ræða mælingar á lögnum bylgjulengdum eins og millímetra- og hálfsmillímetrageislun.

Upplausn eða greinigæði sjónauka, þ.e. hve mikil smáatriði sjást, er bæði háð bylgjulengdinni sem verið er að mæla og þvermáli safndisksins eða safnspegilsins. Því lengri sem bylgjulengdin er, þeim mun minni er upplausnin en því stærra sem þvermál sjónaukans er, þeim mun betri er upplausnin. Þess vegna hafa útvarpssjónaukar verri upplausn en jafnstórir sjónaukar fyrir sýnilegt og innrautt ljós.

Þótt ALMA samanstandi af 66 loftnetum sem dreifast um Chajnantor sléttuna mynda þau samt sem áður einn sjónauka. Loftnetin starfa saman sem ein heild og mynda svokallaðan víxlmæli svo úr verður mjög öflugur risasjónauki, jafnstór svæðinu sem loftnetin dreifast um. Hægt verður að beina loftnetunum öllum með um 0,6 bogamínútna nákvæmni eða sem samsvarar breidd golfkúlu í 15 km fjarlægð.

Ógjörningur yrði að ná markmiðum sjónaukans væru loftnetin ósamtengd. Ástæðan er takmörkun á upplausn eða greinigæðum allra sjónauka sem hafa einn spegil eða disk. Þessi takmörk eiga einkum við þegar um er að ræða mælingar á löngum bylgjulengdum eins og millímetra- og hálfsmillímetrageislun.

Upplausn eða greinigæði sjónauka, þ.e. hve mikil smáatriði greinast, er bæði háð bylgjulengdinni sem verið er að mæla og þvermáli safndisksins eða safnspegilsins. Því lengri sem bylgjulengdin er, þeim mun minni er upplausnin en því stærra sem þvermál sjónaukans er, því betri er upplausnin. Þess vegna hafa útvarpssjónaukar verri upplausn en jafnstórir sjónaukar fyrir sýnilegt og innrautt ljós.

Í stjörnustöð ESO á Cerro Paranal eru fjórir 8,2 metra breiðir sjónaukar sem mynda Very Large Telescope (VLT) og notaðir eru til að mæla sýnilegt og innrautt ljós. Hámarksupplausn sjónaukans á innrauða sviðinu, sem er með um 2 míkrómetra bylgjulengd, er í kringum 50 millíbogasekúndur (með hjálp aðlögunarsjóntækni) eða sem samsvarar rúmlega tíu milljónustu úr gráðu. ALMA loftnetin eru um 12 metrar í þvermál eða um 50% breiðari en speglar VLT. Aftur á móti er bylgjulengdin sem ALMA mælir á millímetrasviðinu, allt að þúsund sinnum lengri en innrautt ljós og vegur það mun þyngra en stærðarmunurinn á loftnetum ALMA og speglum VLT. Upplausn eins ALMA loftnets er í kringum 20 bogasekúndur á millímetra bylgjulengdum.

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, víxlmælir
Í mars 2011 voru tíu loftnet ALMA tengd saman á Chajnantorsléttunni. Þetta fjarlæga sjónarhorn er eina leiðin til að sjá öll loftnetin saman á einni mynd. Níu loftnet eru þétt saman en tíunda loftnetið er 600 metra í burtu hægra megin á myndinni. Í heild mynda 66 loftnet víxlmæli, einn stóran sjónauka. Ský eru sjaldséð fyrirbæri á þessum slóðum en láta þó á sér kræla þegar vindrastir snúast við og færa rakt loft frá austri til þessa staðar í Andesfjöllunum sem alla jafna er skraufþurr. Mynd: ALMA (ESO/NOAJ/NRAO), J. Guarda (ALMA)

Ef ALMA á að ná sambærilegum greinigæðum og VLT þarf sjónaukinn því að vera nokkrir kílómetrar í þvermál. Útilokað er að smíða svo stóran sjónauka í heilu lagi, bæði vegna tæknilegra örðugleika og þess gífurlega kostnaðar sem því fylgdi. Þess vegna er ALMA röð margra stakra loftneta sem dreift er yfir stórt svæði og starfa sem ein heild — svokallaður víxlmælir — eitt risastórt auga.

Upplausn víxlmælis er ekki háð þvermáli loftnetanna heldur bilinu milli þeirra. Hægt er að auka upplausnina með því að færa loftnetin lengra í sundur. Gögnin sem loftnetin safna eru sameinuð og unnin með hjálp ofurtölvu sem líkir eftir áhrifum eins stórs sjónauka. Með öðrum orðum virkar víxlmælirinn eins og sjónauki sem er jafnstór allri röðinni.

ALMA meginröðin samanstendur af fimmtíu 12 metra loftnetum sem dreift er yfir 150 metra til 16 km breitt svæði. Með því að hámarka vegalengdina milli loftnetanna er hægt að auka greinigetu víxlmælisins svo greina megi fínni smáatriði. Loftnetin eru samtengd svo hægt sé að fá góða upplausn og nákvæmar myndir. Þannig er hægt að líkja eftir einum sjónauka, stærri en nokkurn tímann hefur verið smíðaður.

Önnur fjögur 12 metra loftnet og tólf 7 metra loftnet mynda Atacama Compact Array (ACA). Hægt er að færa 7 metra loftnetin þétt saman, án þess að þau rekist á hvert annað, sem gerir okkur kleift að fá víðmynd af fyrirbærunum sem verið er að mæla. Í raun er þetta því risavaxin aðdráttarlinsa. Auk þess verða 12 metra loftnetin fjögur í ACA notuð hvert í sínu lagi til að mæla reyndarbirtu fyrirbæranna sem verið er að rannsaka.

Mismunandi uppröðun sjónaukans gerir stjörnufræðingum kleift að rannsaka fyrirbæri í sínu víða samhengi en sjá jafnframt fínustu smáatriði þeirra. Færa verður loftnetin í sundur til að skipta á milli þessara mæliaðferða. Er það gert með tveimur stórum flutningabílum sem eru sérhannaðir til að flytja loftnetin um eyðimörkina.

Þökk sé víxlmælitækninni er hægt að láta ALMA loftnetin starfa saman. Þess vegna lítum við ekki á ALMA sem marga sjónauka heldur einn byltingarkenndan sjónauka.

Flutningabílarnir

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Ottó, Lorre, flutningabílar
Flutningabíllinn Ottó ferjar 100 tonna þungt og 12 metra breitt ALMA loftnet 28 km langa leið frá þjónustumiðstöðinni upp á Chajnantorsléttuna sem er í 5000 metra hæð. Þótt Ottó nái mest 12 km hraða á klukkustund stóð ökuferðin yfir í sjö klukkustundir. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Loftnetin eru öll sett saman í þjónustumiðstöð ALMA sem er í 2.900 metra hæð. Flytja þarf loftnetin þaðan upp í starfsstöðina sem er í 5000 metra hæð á Chajnantor sléttunni. Til þess að leysa þetta vandamál voru sérsmíðaðir tveir flutningabílar, kallaðir Ottó og Lorre, til að flytja 115 tonna loftnetin milli staða og koma þeim fyrir á steinsteyptum prömmum sem dreifast um sléttuna, þeir fjarlægustu í allt að 16 km fjarlægð frá miðju sjónaukans.

Hvor flutningabíll er þýskur að uppruna, 10 metra breiður, 20 metra langur, 6 metra hár og vegur 130 tonn. Þeir aka um sléttuna á 26 dekkjum, knúnir tveimur 700 hestafla (500 kW) díselvélum og tveimur 1.500 lítra eldsneytistönkum. Vegna háfjallaloftsins nýtist fullt afl vélanna ekki svo afl þeirra verður um 450 hestöfl á Chajnantor sléttunni. Farmurinn er dýrmætur svo hámarkshraðinn er aðeins 12 km/klst.

Í ökumannssætinu eru súrefnistankar sem hjálpa ökumanninum að anda í háfjallaloftinu. Bílarnir lyfta loftnetunum upp og leggja þau nákvæmlega niður. Smíði fyrri bílsins lauk í júlí 2007 en þann 15. febrúar 2008 voru báðir komnir í þjónustumiðstöð ALMA í Chile. Annar bíllinn var fyrst ekinn þann 7. júlí 2008 þegar færa þurfti eitt loftnetið út til prófunar.

Haustið 2009 voru fyrstu þrjú loftnetin flutt hvert fyrir sig upp á Chajnantor sléttuna. Frá þjónustumiðstöðinni upp á sléttuna eru 28 km og þótt bílarnir aki á allt að 12 km hraða á klukkustund var farið hægar yfir í fyrstu ferðinni svo tryggt væri að allt virkaði eins og til var ætlast. Fyrsta ferðin upp á sléttuna tók því um sjö klukkustundir.

Í árslok 2009 voru fyrstu þrjú loftnet ALMA tengd saman í fyrsta sinn sem gerði mönnum kleift að gera prófanir og leiðrétta skekkjur sem geta komið fram þegar loftnetin eru samtengd.

Án þessara flutningabila væri ómögulegt að starfrækja ALMA. Ottó og Lorre leika því mikilvægt hlutverk í að ráða leyndardóma alheimsins.

ALMA opnar augun

Í júlí árið 2011 stigu menn stórt skref í smíði sjónaukans þegar sextánda loftnetið var flutt upp á Chajnantor sléttuna. Þótt 16 hljómi eins og hver önnur tala þýddi hún að fyrstu vísindalegu mælingarnar gátu hafist. Stjörnufræðingar um allan heim voru vægast sagt himinlifandi. Metfjöldi umsókna um tíma til að nota sjónaukann bárust — nærri 1000 umsóknir fyrir fyrstu mælingar, níu sinnum meira en hægt var að anna fyrst um sinn — þrátt fyrir að stjörnustöðin væri ekki fullbúin.

eso1137a
Fyrsta mynd ALMA er af Loftnetsþokunum (NGC 4038 og 4039). Mælingar ALMA voru lagðar ofan á bestu myndina sem Hubble geimsjónaukinn hefur tekið af vetrarbrautunum í sýnilegu ljósi. ALMA greinir ljós með lengri bylgjulengdir en Hubble svo erfitt er að ná viðlíka skörpum myndum fyrst um sinn, en fullbúin getur röðin náð tífalt skarpari myndum en Hubble. Myndin var tekin með aðeins tólf loftnetum þétt saman þegar verið var að prófa stjörnustöðina. Á mynd ALMA sjást hvar köldu og þéttu gasskýin eru í vetrarbrautunum en þar myndast nýjar stjörnur.  Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Mynd í sýnilegu ljósi: NASA/ESA Hubble Space Telescope

Síðustu mánuði hafa menn verið önnum kafnir við prófanir á stjörnustöðinni og undirbúið fyrstu mælingar. Afrakstur þeirrar vinnu er fyrsta myndin sem birtist frá ALMA, jafnvel þó sjónaukinn sé enn að stækka. Myndin er af vetrarbrautatvíeyki sem nefnist því viðeigandi nafni Loftnetið og sjá má hér hægra megin. Hún var útbúin með aðeins tólf loftnetum, mun færri en notuð verða í fyrstu vísindalegu mælingarnar. Hér er því aðeins um að ræða smjörþefinn af því sem koma skal. Þegar stjörnustöðin stækkar og fleiri loftnet verða tekin í notkun, mun skerpan, hraðinn og gæði mælinga aukast til muna.

Fyrstu verkefni ALMA verða að skyggnast inn í köldustu gas- og ryksský Vetrarbrautarinnar í leit að stjörnum og reikistjörnum í mótun. Sjónum verður beint að Sagittarius A*, risasvartholinu í miðju okkar vetrarbrautar sem er fjórum milljón sinnum massameira en sólin. Gas og ryk milli þess og okkar byrgir hefðbundnum stjörnusjónaukum sýn á það en með ALMA getum við skyggnst í gegnum rykið og svipt hulunni af Sagittarius A*.

ALMA getur séð geimryk, kalda ösku sprunginna stjarna. Með sjónaukanum getum við rakið slóðir ryks og kalds gass í fjarlægum vetrarbrautum, jafnvel þótt við greinum vart vetrarbrautirnar í sýnilegu ljósi. ALMA mun horfa aftur til árdaga alheims, þegar fyrstu vetrarbrautirnar mynduðust. Við endimörk hins sýnilega alheims eru dularfullar hrinuvetrarbrautir, skærar eyjur í rólegum og dimmum alheimi sem mynda stjörnur af miklu offorsi.

Allt snýst þetta um leitina að uppruna okkar í alheiminum. Með ALMA komust við vonandi skrefi nær því að vita hvernig við urðum til.

Námsefni

Stjörnufræðivefurinn hefur í samstarfi við European Southern Observatory þýtt námsefni um ALMA.

Myndasafn

potw1122a

Evrópsku loftnetin í smíðum

Í þjónustumiðstöð ALMA, í 2.900 metra hæð í Andesfjöllunum í norður Chile, eru loftnet sjónaukans sett saman og prófuð. Á þessari mynd sjást sjö af þeim 25 loftnetum sem Evrópa leggur til verkefnisins. Þarna glittir líka í móttakara og grunn annars lofnets sem verður sett saman næst. Hvert loftnet hefur 12 metra breiðan disk og vegur um 95 tonn. Í fjarska ber snævi þakta tinda Andesfjallanna við himinn. Mest áberandi er eldkeila Licancabur sem er 5.920 metra hátt.

Þegar loftnetin eru samsett og tilbúin eru þau flutt yfir á tæknisvæði sem sjá má í bakgrunni. Þar er öðrum kerfum stjörnustöðvarinnar komið fyrir í loftnetin. Eftir ítarlegar prófanir eru þau síðan flutt 28 km vegalengd frá þjónustumiðstöðinni upp á Chajnantor sléttuna. 

Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), W. Garnier (ALMA). Þakkir: General Dynamics C4 Systems

 potw1121a

Fyrsta 7 metra ALMA loftnetið afhent stjörnustöðinni

Í maí 2011 var fyrsta 7 metra loftnet ALMA afhent stjörnustöðinni í Chile. Sjö metra loftnetin verða tólf talsins og mynda, ásamt fjórum 12 metra loftnetum, Atacama Compact Array (ACA). ACA er framlag Japans til verkefnisins og er mjög mikilvægur hluti ALMA því með röðinni er hægt að gera mælingar á stórum svæðum á himninum í einu, eins og t.d. víðfeðmum sameindaskýjum.

Japanska fyrirtækið MELCO (Mitsubishi Electric Corporation) smíðar loftnetin í Japan en þau eru síðan send í pörtum til Chile. Þar eru þau sett saman á ný og prófuð í þjónustumiðstöð ALMA sem er í 2900 metra hæð í hlíðum Andesfjallanna í Chile. Eftir ítarlegar prófanir og uppsetningu næmra móttakara er hvert loftnet flutt upp á Chajnantor sléttuna.

Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Masao Saito (NAOJ)

potw1109a

ALMA loftnetin hlið við hlið

ALMA loftnetin þurfa að þola harðneskjulegt umhverfi Chajnantor hásléttunnar í Andesfjöllunum í Chile. Í 5.000 metra hæð verða loftnetin, sem í heild verða 66 talsins þegar upp er staðið, að standast öfluga vinda, sterkt sólarljós og umtalsverðar hitasveiflur. Hitastigið getur sveiflast um 40 gráður á Celsíus og farið langt undir frostmark. Stundum snjóar jafnvel eins og sést í rykugu eyðimerkurlandslaginu í bakgrunni.

Ysta lag lofnetanna er um 1,5 millímetra þykkt nikkellag húðað sérstakri ródíumhúð sem er aðeins 200 nm þykkt. Þessi ródíumhúð veitir mjög góða vörn gegn umhverfisaðstæðunum og dregur líka úr hitagleypni loftnetanna en það er nauðsynlegt því varmaþensla loftnetanna getur haft talsverð áhrif á nákvæmni mælinga.

Mynd: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org)

ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array  

Í hæstu hæðum

Á þessari fallegu panoramamynd sést Chajnantor sléttan í Andesfjöllunum í Chile, heimili ALMA. Chajnantor sléttan var valin undir ALMA vegna þess hve hátt yfir sjávarmáli hún er og hve loftið er einstaklega þurrt. Sú geislun sem ALMA er ætlað að mæla sleppur því greiðlega í gegn.

Á miðri mynd sést dökkur tindur Cerro Chajnantor sem rís 5.600 metra yfir sjávarmál. Í fjarska, lengra til vinstri, sést hin 5.930 metra háa eldkeila Licancabur. Flata svæðið fyrir farman er sjálf Chajnantor sléttan, starfsstöð ALMA í rétt rúmlega 5.000 metra hæð yfir sjávarmáli.

Mynd: ESO (potw1116a)

 ALMA, Chajnantor, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array  

Fyrsta evrópska loftnetið flutt upp á Chajnantor

Fyrsta evrópska loftnetið í Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) náði nýjum hæðum er það var flutt upp í starfsstöð sjónaukans á Chajnantor sléttunni sem er í 5.000 metra hæð yfir sjávarmáli. Loftnetið er 12 metra breitt og bætist í hóp fimmtán annarra loftneta sem alþjóðlegir aðstandendur ALMA verkefnisins hafa lagt til. Loftnetin eru því orðin 16 talsins. Þótt 16 hljómi eins og hver önnur tala, þýðir hún að nú geta fyrstu vísindalegu mælingarnar hafist. Sextánda loftnetið er þess vegna afar mikilvægur áfangi.

Mynd: ESO/S. Rossi (eso1127)

 potw1135a  

Fyrsta 7 metra loftnetið á Chajnantor

Þann 24. ágúst 2011 var fyrsta 7 metra loftnetið flutt upp á Chajnantor sléttuna og sést það á miðri mynd. Í forgrunni sjást ísnálar sem kallast Penitentes. Í heild verða þau tólf talsins en saman mynda þau Atacama Compact Array (ACA) ásamt fjórum öðrum 12 metra loftnetum. Atacama Compact Array gerir ALMA sjónaukanum kleift að rannsaka víðfeðm fyrirbæri sem stóra meginröðin ræður ekki við. Öll ACA loftnetin eru framlag Japans til ALMA.

Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), W. Garnier (ALMA) (eso1135a)

Tengt efni

Fréttir af ALMA

Heimildir

  1. ALMA — Leitin að uppruna okkar í alheiminum
  2. ALMAObservatory.org
  3. Atacama Large Millimeter Array á Wikipedia

Hvernig vitna skal í þessa grein

  • Sævar Helgi Bragason (2011). Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Stjörnufræðivefurinn http://www.stjornuskodun.is/alma sótt (DAGSETNING)