Velké milimetrové pole Atacama - Atacama Large Millimeter Array
Alternativní názvy | Velké milimetrové a submilimetrové pole Atacama |
---|---|
Část |
Pozorovací horizont Horizon Telescope Llano de Chajnantor Observatory |
Umístění | Poušť Atacama , oblast Antofagasta , poušť Atacama , Chile |
Souřadnice | 23 ° 01'09 "S 67 ° 45'12" W / 23,0193 ° S 67,7532 ° W Souřadnice: 23 ° 01'09 "S 67 ° 45'12" W / 23,0193 ° S 67,7532 ° W |
Organizace |
European Southern Observatory National Institutes of Natural Sciences, Japan National Science Foundation |
Nadmořská výška | 5 058,7 m (16 597 stop) |
Styl dalekohledu |
radioteleskop rádiový interferometr |
webová stránka |
www |
Související média na Wikimedia Commons | |
Atacama Large milimetr / Submillimeter Array ( ALMA ) je astronomická interferometr 66 radioteleskopů v Atacama severní Chile , které pozorovat elektromagnetické záření na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách . Pole bylo postaveno na vyvýšenině Chajnantor nadmořské výšky 5 000 m (16 000 stop) - poblíž observatoře Llano de Chajnantor a experimentu Atacama Pathfinder . Toto místo bylo vybráno kvůli vysoké nadmořské výšce a nízké vlhkosti , což jsou faktory, které jsou zásadní pro snížení hluku a snížení útlumu signálu v důsledku zemské atmosféry. Očekává se, že ALMA poskytne vhled do zrodu hvězd v rané době Stelliferous a detailní zobrazení místní tvorby hvězd a planet.
ALMA je mezinárodní partnerství mezi Evropou , Spojenými státy , Kanadou , Japonskem , Jižní Koreou , Tchaj -wanem a Chile . Jedná se o nejdražší pozemní dalekohled v provozu, který stojí asi 1,4 miliardy USD. ALMA zahájila vědecká pozorování ve druhé polovině roku 2011 a první snímky byly vydány do tisku 3. října 2011. Pole je plně funkční od března 2013.
Přehled
Počáteční pole ALMA se skládá ze 66 vysoce přesných antén a pracuje na vlnových délkách 3,6 až 0,32 milimetru (31 až 1000 GHz). Toto pole má mnohem vyšší citlivost a vyšší rozlišení než dřívější submilimetrové dalekohledy , jako je jednoplášťový dalekohled James Clerk Maxwell Telescope nebo stávající interferometrické sítě, jako je Submillimeter Array nebo Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM) Plateau de Bure .
Antény lze přesouvat po pouštní plošině na vzdálenosti od 150 m do 16 km, což poskytne ALMA výkonný variabilní „zoom“, podobný svým pojetím, jaký se používá v centimetrové vlnové délce Very Large Array (VLA) v New Mexiko, Spojené státy .
Vysoké citlivosti je dosaženo hlavně díky velkému počtu anténních paraboly, které budou tvořit pole.
Dalekohledy poskytli evropští, severoameričtí a východoasijští partneři společnosti ALMA. Američtí a evropští partneři poskytli dvacet pět antén o průměru 12 metrů, které tvoří hlavní pole. Zúčastněné země východní Asie přispívají 16 anténami (čtyři antény o průměru 12 metrů a dvanáct antén o průměru 7 metrů) ve formě kompaktního pole Atacama (ACA), které je součástí vylepšené ALMA.
Použitím menších antén než hlavní pole ALMA lze pomocí ACA zobrazit větší zorné pole na dané frekvenci. Umístění antén blíže k sobě umožňuje zobrazování zdrojů většího úhlového rozsahu. ACA spolupracuje s hlavním polem, aby se zlepšila jeho schopnost širokého pole zobrazování.
Dějiny
ALMA má své koncepční kořeny ve třech astronomických projektech - Millimeter Array (MMA) v USA, Large Southern Array (LSA) v Evropě a Large Millimeter Array (LMA) v Japonsku.
První krok k vytvoření toho, co by se stalo ALMA, přišel v roce 1997, kdy se National Radio Astronomy Observatory (NRAO) a European Southern Observatory (ESO) dohodly na pokračování společného projektu, který spojil MMA a LSA. Sloučené pole kombinovalo citlivost LSA s frekvenčním pokrytím a vynikajícím místem MMA. ESO a NRAO spolupracovaly v technických, vědeckých a manažerských skupinách na definování a organizaci společného projektu mezi těmito dvěma observatoři za účasti Kanady a Španělska (ten se stal členem ESO později).
Řada usnesení a dohod vedla k volbě „Atacama Large Millimeter Array“ neboli ALMA jako názvu nového pole v březnu 1999 a podpisu dohody ALMA dne 25. února 2003 mezi severoamerickými a evropskými stranami . („Alma“ znamená ve španělštině „duše“ a „naučený“ nebo „znalý“ v arabštině.) Po několikaletých vzájemných diskusích obdržel projekt ALMA od Národní astronomické observatoře Japonska (NAOJ) návrh, podle kterého by Japonsko poskytlo ACA (Atacama Compact Array) a tři další přijímací pásma pro velké pole pro vytvoření rozšířené ALMA. Další diskuse mezi ALMA a NAOJ vedly k podpisu dohody na vysoké úrovni dne 14. září 2004, která činí Japonsko oficiálním účastníkem Enhanced ALMA, známého jako Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. 6. listopadu 2003 se konal průkopnický obřad a bylo odhaleno logo ALMA.
Během rané fáze plánování ALMA bylo rozhodnuto použít antény ALMA navržené a vyrobené známými společnostmi v Severní Americe, Evropě a Japonsku, namísto použití jediného návrhu. Bylo to hlavně z politických důvodů. Přestože poskytovatelé zvolili velmi odlišné přístupy, každý z návrhů antén se zdá být schopen splnit přísné požadavky ALMA. Komponenty navržené a vyráběné po celé Evropě byly přepravovány specializovanou leteckou a astrospace logistickou společností Route To Space Alliance, celkem 26, které byly dodány do Antverp pro další přepravu do Chile.
Financování
ALMA byla původně spolupráce 50-50 mezi National Radio Astronomy Observatory a European Southern Observatory (ESO) a později byla rozšířena za pomoci dalších japonských, tchajwanských a chilských partnerů. ALMA je největší a nejdražší pozemní astronomický projekt s náklady od 1,4 do 1,5 miliardy USD. (Různé projekty vesmírné astronomie včetně Hubbleova vesmírného teleskopu , JWST a několika hlavních planetových sond stojí podstatně více).
- Partneři
- Evropská jižní observatoř a Evropské centrum pro regionální podporu
- National Science Foundation prostřednictvím National Radio Astronomy Observatory a North American ALMA Science Center
- Národní rada pro výzkum Kanady
- National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) under the National Institutes of Natural Sciences (NINS)
- ALMA- Taiwan na Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics (ASIAA)
- Chilská republika
Shromáždění
Komplex byl postaven především evropskými, americkými, japonskými a kanadskými společnostmi a univerzitami . Tři prototypy antén prošly od roku 2002 hodnocením ve Very Large Array .
Společnost General Dynamics C4 Systems a její divize SATCOM Technologies uzavřely smlouvu s Associated Universities, Inc. na poskytnutí dvaceti pěti z 12 m antén, zatímco evropský výrobce Thales Alenia Space poskytl dalších pětadvacet hlavních antén (v dosud největší evropské průmyslové smlouva v pozemní astronomii). Japonská společnost Mitsubishi Electric dostala kontrakt na montáž 16 antén NAOJ. Antény byly dodány na místo od prosince 2008 do září 2013.
Přeprava antén
Přeprava 115 tunových antén z Operačního podpůrného zařízení ve výšce 2 900 m do místa v 5 000 m nebo přesunutí antén po místě za účelem změny velikosti pole představuje obrovské výzvy; jak je vylíčen v televizním dokumentu Monster Moves: Mountain Mission . Zvoleným řešením je použití dvou vlastních 28kolových samonakládacích těžkých tahačů . Vozidla vyrobila společnost Scheuerle Fahrzeugfabrik v Německu a jsou 10 m široká, 20 m dlouhá a 6 m vysoká a váží 130 tun. Pohání je dvojice přeplňovaných vznětových motorů o výkonu 500 kW .
Transportéry, které jsou vybaveny sedadlem řidiče navrženým pro uložení kyslíkové nádrže, která pomáhá dýchat řídký vzduch ve vysokých nadmořských výškách, umístí antény přesně na podložky. První vozidlo bylo dokončeno a testováno v červenci 2007. Oba transportéry byly 15. února 2008 dodány do zařízení na podporu provozu ALMA (OSF) v Chile.
Dne 7. července 2008 transportér ALMA poprvé přesunul anténu zevnitř budovy sestavy antény (Site Erection Facility) na podložku mimo budovu pro testování (měření holografického povrchu).
Na podzim roku 2009 byly první tři antény transportovány jeden po druhém na místo Array Operations. Na konci roku 2009 tým astronomů a inženýrů ALMA úspěšně propojil tři antény v místě pozorování výšky 5 000 metrů (16 000 stop), čímž byla dokončena první fáze montáže a integrace rodící se soustavy. Propojení tří antén umožňuje opravy chyb, které mohou nastat, když jsou použity pouze dvě antény, což dláždí cestu přesnému zobrazování ve vysokém rozlišení. Tímto klíčovým krokem začalo uvedení přístroje do provozu 22. ledna 2010.
28. července 2011 dorazila první evropská anténa pro ALMA na náhorní plošinu Chajnantor, 5 000 metrů nad mořem, aby spojila 15 antén již zavedených od ostatních mezinárodních partnerů. To byl počet antén specifikovaných pro ALMA k zahájení prvních vědeckých pozorování, a proto to byl důležitý milník projektu. V říjnu 2012 bylo zřízeno 43 ze 66 antén.
Vědecké výsledky
Obrázky z počátečního testování
V létě 2011 bylo během rozsáhlého programu testování před fází rané vědy v provozu dostatek dalekohledů, aby mohly být zachyceny první snímky. Tyto rané obrázky dávají první pohled na potenciál nového pole, které v budoucnu poskytne mnohem kvalitnější obrázky, protože rozsah pole se stále zvyšuje.
Cílem pozorování byla dvojice srážejících se galaxií s dramaticky zkreslenými tvary, známá jako Antennae Galaxies . Ačkoli ALMA nepozorovala celou fúzi galaxií, výsledkem je nejlepší submilimetrový snímek vlnových délek, jaký kdy byl z galaxií Antennae vytvořen, a ukazuje mraky hustého studeného plynu, ze kterého se tvoří nové hvězdy, které nelze vidět pomocí viditelného světla.
Studie komety
Dne 11. srpna 2014, astronomové povolený studií, pomocí Atacama Large milimetr / Submillimeter Array (ALMA) poprvé, že detailní distribuci HCN , HNC , H 2, CO , a prachu uvnitř comae z komet C / 2012 F6 ( Lemmon) a C/2012 S1 (ISON) .
Planetární formace
V roce 2014 byl zveřejněn snímek protoplanetárního disku obklopujícího HL Tauri (velmi mladá hvězda T Tauri v souhvězdí Býka ), který ukazuje sérii soustředných jasných prstenců oddělených mezerami, což naznačuje vznik protoplanety. V roce 2014 většina teorií neočekávala planetární formaci v tak mladém (100 000–1 000 000 let starém) systému, takže nová data podnítila obnovené teorie protoplanetárního vývoje. Jedna teorie naznačuje, že vyšší rychlost narůstání může být způsobena komplexním magnetickým polem protoplanetárního disku.
Horizontální dalekohled událostí
ALMA se podílela na projektu Event Horizon Telescope, který vytvořil první přímý obraz černé díry , publikovaný v roce 2019.
Fosfin v atmosféře Venuše
ALMA se podílela na detekci fosfinu , biomarkeru, v atmosféře Venuše. Protože žádný známý nebiologický zdroj fosfinu na Venuši nemohl produkovat fosfin v detekovaných koncentracích, indikovalo to přítomnost biologických organismů v atmosféře Venuše. Tato teorie však byla od té doby převrácena a existuje nová studie, která naznačuje, že v atmosféře Venuše není žádný fosfin.
Globální spolupráce
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mezinárodní astronomické zařízení, je partnerství Evropy, Severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je v Evropě financována Evropskou jižní observatoří (ESO), v Severní Americe US National Science Foundation (NSF) ve spolupráci s National Research Council of Canada (NRC) a National Science Council of Taiwan (NSC) a v East Asia by National Institutes of Natural Sciences of Japan (NINS) ve spolupráci s Academia Sinica (AS) na Tchaj -wanu . Stavbu a provoz ALMA vede jménem Evropy ESO, jménem Severní Ameriky National Radio Astronomy Observatory (NRAO), kterou spravují Associated Universities, Inc (AUI) a jménem východní Asie National Astronomical Observatory Japonska (NAOJ). Společná observatoř ALMA (JAO) zajišťuje jednotné vedení a řízení výstavby, uvádění do provozu a provozu ALMA. Jeho současným ředitelem od února 2018 je Sean Dougherty .
ALMA regionální centrum (ARC)
Regionální centrum ALMA (ARC) bylo navrženo jako rozhraní mezi uživatelskými komunitami hlavních přispěvatelů projektu ALMA a JAO. Aktivity pro provozování ARC se také rozdělily do tří hlavních zapojených regionů (Evropa, Severní Amerika a východní Asie). Evropský ARC (vedený ESO ) byl dále rozdělen na uzly ARC umístěné po celé Evropě v Bonn-Bochum-Cologne, Bologna, Ondřejov, Onsala , IRAM (Grenoble), Leiden a JBCA (Manchester).
Hlavním účelem ARC je pomáhat uživatelské komunitě s přípravou pozorovacích návrhů, zajistit, aby pozorovací programy efektivně splňovaly jejich vědecké cíle, provozovat helpdesk pro předkládání návrhů a pozorovací programy, doručování dat hlavním vyšetřovatelům, údržbu Archiv dat ALMA, pomoc s kalibrací dat a poskytování zpětné vazby od uživatelů.
Detail projektu
- Nejméně 50 antén o průměru 12 m umístěných v nadmořské výšce 5 000 m na observatoři Llano de Chajnantor , vylepšené kompaktním polem antén 4 x 12 ma 12 x 7 m (v roce 2006 konsorcium zvažovalo, zda postaví 50 nebo 64 těch 12 m. Po náročném roce začíná hvězda ALMA stoupat na poslední vysokou a suchou )
- Zobrazovací přístroj ve všech atmosférických oknech mezi 350 μm a 10 mm
- Konfigurace polí od přibližně 150 m do 14 km
- Prostorové rozlišení 10 miliarsekund ( 10–7 radiánů), 10krát lepší než Very Large Array (VLA) a 5krát lepší než Hubbleův vesmírný teleskop , ale stále podstatně nižší než rozlišení dosažené pomocí optických a infračervených interferometrů .
- Schopnost obrazových zdrojů arcminutovat ve stupních napříč s rozlišením jedné obloukové sekundy
- Rozlišení rychlosti pod 50 m/s
- Rychlejší a flexibilnější zobrazovací nástroj než Very Large Array
- Největší a nejcitlivější nástroj na světě na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách
- Citlivost detekce bodového zdroje 20krát lepší než u Very Large Array
- Systém redukce dat bude CASA (Common Astronomy Software Applications), což je nový softwarový balíček založený na AIPS ++
Kompaktní pole Atacama
Atacama Compact Array, ACA, je podmnožinou 16 těsně oddělených antén, které výrazně zlepší schopnost ALMA studovat nebeské objekty s velkou úhlovou velikostí, jako jsou molekulární mraky a blízké galaxie. Antény tvořící kompaktní pole Atacama, čtyři 12metrové antény a dvanáct 7metrových antén, byly vyrobeny a dodány Japonskem. V roce 2013 byl Atacama Compact Array pojmenován Morita Array podle profesora Koh-ichira Morita, člena japonského týmu ALMA a designéra ACA, který zemřel 7. května 2012 v Santiagu.
Přerušení práce
V srpnu 2013 pracovníci dalekohledu stávkovali, aby požadovali lepší plat a pracovní podmínky. Jedná se o jeden z prvních úderů, které postihly astronomickou observatoř. Přerušení práce začalo poté, co se observatoři nepodařilo dosáhnout dohody s dělnickým svazem. Po 17 dnech bylo dosaženo dohody, která stanoví zkrácení jízdních řádů a vyšší mzdu za práci ve velké nadmořské výšce.
V březnu 2020 byla ALMA ukončena kvůli pandemii COVID-19 . Rovněž zpozdilo konečný termín pro podávání návrhů cyklu 8 a pozastavilo veřejné návštěvy stránek.
Časová osa projektu
datum | Aktivita |
---|---|
1995 | Společné testování ESO/NRAO/NAOJ s Chile. |
Květen 1998 | Začátek fáze 1 (návrh a vývoj). |
Červen 1999 | Evropské/USA memorandum o porozumění pro design a vývoj. |
Únor 2003 | Konečná evropská / severoamerická dohoda s 50% finančních prostředků od ESO a 50% finančních prostředků sdílených mezi USA a Kanadou. |
Duben 2003 | Testování první prototypu antény začíná v místě ALMA Test Facility (ATF) v Socorro v Novém Mexiku. |
Listopadu 2003 | Průkopnický obřad v místě ALMA. |
Září 2004 | Evropský, severoamerický a japonský návrh dohody, přičemž Japonsko poskytuje ALMA nová rozšíření. |
Říjen 2004 | Otevření společné kanceláře ALMA, Santiago, Chile. |
Září 2005 | Taiwan se připojuje k projektu ALMA prostřednictvím Japonska. |
Červenec 2006 | Evropské, severoamerické a japonské změny dohody o rozšířené ALMA. |
Duben 2007 | Příjezd první antény do Chile. |
Únor 2008 | Příjezd dvou transportérů ALMA do Chile. |
Červenec 2008 | První pohyb antény s transportérem. |
Prosinec 2008 | Přijetí první antény ALMA. |
Květen 2009 | První interferometrie se dvěma anténami v Operačním podpůrném zařízení (OSF). |
Září 2009 | První přesun antény ALMA do Chajnantoru. |
Listopad 2009 | Fázové uzavření se třemi anténami na Chajnantoru. |
2010 | Výzva k předkládání návrhů rané vědy se sdíleným rizikem. |
Září 2011 | Začátek cyklu rané vědy 0. Šestnáct 12m antén v 12m poli. |
Únor 2012 | První článek publikovaný s daty ALMA |
Leden 2013 | Začátek cyklu rané vědy 1. Třicet dva 12m antén v 12m poli. |
13. března 2013 | Inaugurace ALMA. |
23. září 2013 | 66. a poslední anténa dorazila a přijata. |
Červen 2014 | Začátek cyklu rané vědy 2. Třicet čtyři 12m antén v 12m poli, devět 7m antén v 7m poli a dvě 12m antény v TP poli. |
Června 2018 | ALMA 1000. publikovaný papír |
Března 2020 | ALMA byla ukončena kvůli krizi COVID-19 |
Videa a galerie
Video kompilace ukazující různé aspekty ALMA.
Toto umělcovo ztvárnění pole ALMA na náhorní plošině Chajnantor ukazuje, jak se jako interferometr ALMA chová jako jediný dalekohled o průměru tak velkém, jako je vzdálenost mezi jeho jednotlivými anténami (znázorněno modrým kruhem).
Beseda o velkém milimetrovém/submilimetrovém poli Atacama (ALMA), Leonardo Testi.
ESOcast 51: Videoreportáž o korelátoru ALMA . (v HD)
Tento videoklip ukazuje významné hosty, včetně prezidenta Chile, Sebastiána Piñeru , kteří dorazili do zařízení na podporu provozu ALMA (OSF), které se nachází v nadmořské výšce 2900 metrů v poušti Atacama v Chile na slavnostním otevření obřího dalekohledu. Hostům je předveden jeden z obřích transportérů ALMA a další komponenty.
Sdílejte vzrušení z inauguračního ceremoniálu a rozjímejte o úchvatných obrazech ze samotné ALMA a pohledech na její jedinečné prostředí v poušti Atacama.
Toto video ukazuje astronauty ISS, kteří gratulují partnerům ALMA k příležitosti jejího uvedení do úřadu.
Toto 16minutové video představuje historii ALMA od vzniku projektu před několika desítkami let až po nedávné první výsledky vědy. (v HD)
Toto video začíná v blízkosti náhorní plošiny Chajnantor v nadmořské výšce 5 000 metrů v chilských Andách a později zachycuje pohledy na 58 antén, které tvoří velké milimetrové/submilimetrové pole Atacama.
Časosběrné video na serveru ALMA Array Operations Site (AOS).
Nad observatoří ALMA létá kamera dronu a ukazuje 66 teleskopů, které tvoří pole v divočině chilské pouště Atacama.
Dne 30. září 2013 byla konečná anténa ALMA předána observatoři ALMA. Toto video ukazuje pohyb antény na obřím transportéru zvaném „Otto“. Parabolu o průměru 12 metrů vyrobilo evropské konsorcium AEM a také představuje úspěšnou dodávku celkem 25 evropských antén-dosud největší zakázka ESO.
Kompilace přemístění ALMA 2012.
Zde je vidět konečná anténa projektu přicházející na vyvýšené místo na observatoři, 5 000 metrů nad mořem.
ALMA anténa se pohybuje.
Viz také
- Atacama Pathfinder Experiment (APEX) , submilimetrový dalekohled s jednou miskou postavený na modifikované prototypové anténě ALMA
- Experiment na submilimetrovém dalekohledu Atacama
- CARMA citlivé milimetrové vlnové pole provozované konsorciem včetně Caltech, University of California Berkeley, University of Illinois, University of Maryland a University of Chicago
- Cosmic Background Imager 13 interferenční měřič pracující v Llano de Chajnantor od roku 1999.
- 30metrový teleskop IRAM ( Pico Veleta , Španělsko ), největší milimetrický dalekohled na světě, provozovaný společností IRAM
- Seznam astronomických observatoří
- ALESS 073.1
Reference
externí odkazy
- Oficiální stránky ALMA
- Stránka NRAO ALMA
- Stránka UK ALMA
- Web ESO ALMA
- Stránka ALMA od NAOJ
- „ Antény ALMA shromažďují první data “, BBC , 17. listopadu 2009.
- Jak funguje obrovský radioteleskop ALMA (Infographic) , Space.com , 12. března 2013.
- Into Deep Space: The Birth of the Alma Observatory
- Design optického systému pro redakci SPIE Atacama Large Millimeter Array SPIE, 5. června 2014.
- Program „60 minut“ CBS News , původní vysílání 9. března 2014, opětovné vysílání 27. července 2014. Korespondentem je Bob Simon. Michael Gavshon a David Levine, producenti.