Большая миллиметровая матрица Atacama - Atacama Large Millimeter Array

Большая миллиметровая матрица Atacama
Антенны ALMA на Чайнанторе.jpg
Альтернативные названия Большая миллиметровая и субмиллиметровая матрица Atacama Отредактируйте это в Викиданных
Часть Телескоп горизонта
событий Обсерватория Льяно-де-Чайнантор Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а) Пустыня Атакама , регион Антофагаста , пустыня Атакама , Чили Отредактируйте это в Викиданных
Координаты 23 ° 01′09 ″ ю.ш. 67 ° 45′12 ″ з.д. / 23,0193 ° ю.ш. 67,7532 ° з.д. / -23.0193; -67,7532 Координаты: 23 ° 01′09 ″ ю.ш. 67 ° 45′12 ″ з.д. / 23,0193 ° ю.ш. 67,7532 ° з.д. / -23.0193; -67,7532 Отредактируйте это в Викиданных
Организация Европейская южная обсерватория
Национальные институты естественных наук, Японский
национальный научный фонд Отредактируйте это в Викиданных
Высота 5,058,7 м (16,597 футов) Отредактируйте это в Викиданных
Стиль телескопа радиотелескоп
радиоинтерферометр Отредактируйте это в Викиданных
Веб-сайт www .almaobservatory .org Отредактируйте это в Викиданных
Большая миллиметровая антенная решетка Atacama находится в Чили.
Большая миллиметровая матрица Atacama
Расположение большой миллиметровой антенны в Атакаме
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[ редактировать в Викиданных ]

Атакама Большой миллиметровый / субмиллиметровом массива ( ALMA ) представляет собой астрономический интерферометр из 66 радиотелескопов в пустыне Атакама на севере Чили , которые наблюдают электромагнитное излучение в миллиметровом и субмиллиметровом длин волн . Эта установка была построена на плато Чаджнантор на высоте 5000 м (16000 футов), недалеко от обсерватории Льяно-де-Чаджнантор и экспериментального комплекса « Атакама-следопыт» . Это место было выбрано из-за большой высоты и низкой влажности , факторов, которые имеют решающее значение для снижения шума и ослабления сигнала из-за атмосферы Земли. Ожидается, что ALMA предоставит представление о рождении звезд в раннюю звездную эру и предоставит подробные изображения формирования местных звезд и планет.

ALMA - это международное партнерство между Европой , США , Канадой , Японией , Южной Кореей , Тайванем и Чили . Это самый дорогой наземный телескоп, который стоит около 1,4 миллиарда долларов США. ALMA начала научные наблюдения во второй половине 2011 года, и первые изображения были опубликованы для печати 3 октября 2011 года. Комплекс работает в полном объеме с марта 2013 года.

Обзор

Первые две антенны ALMA соединены вместе как интерферометр.
Три антенны ALMA, соединенные вместе в качестве интерферометра, впервые
Опытные образцы-антенны АЛМА на испытательном стенде АЛМА
Серро Часкон на закате
Коррелятор ALMA
Космос в движении

Первоначальный массив ALMA состоит из 66 высокоточных антенн и работает на длинах волн от 3,6 до 0,32 миллиметра (от 31 до 1000 ГГц). Эта матрица имеет гораздо более высокую чувствительность и более высокое разрешение, чем более ранние субмиллиметровые телескопы, такие как телескоп Джеймса Клерка Максвелла с одной тарелкой, или существующие сети интерферометров, такие как Submillimeter Array или Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM) Plateau de Bure .

Антенны можно перемещать по пустынному плато на расстояние от 150 м до 16 км, что даст ALMA мощный регулируемый «зум», аналогичный по своей концепции тому, который используется на узле сантиметрового диапазона длин волн Very Large Array (VLA) в Нью-Йорке. Мексика, США .

Высокая чувствительность в основном достигается за счет большого количества антенных тарелок, составляющих решетку.

Телескопы были предоставлены европейскими, североамериканскими и восточноазиатскими партнерами ALMA. Американские и европейские партнеры предоставили по двадцать пять антенн диаметром 12 метров, которые составляют основную решетку. Участвующие страны Восточной Азии предоставляют 16 антенн (четыре антенны диаметром 12 метров и двенадцать антенн диаметром 7 метров) в форме Atacama Compact Array (ACA), которая является частью усовершенствованной системы ALMA.

Используя антенны меньшего размера, чем основной массив ALMA, с помощью ACA можно получить изображение большего поля зрения на заданной частоте. Размещение антенн ближе друг к другу позволяет получать изображения источников с большей угловой протяженностью. ACA работает вместе с основным массивом, чтобы расширить возможности последнего по формированию изображений в широком поле.

История

4 марта 2011 года на Чайнанторе установлено десять антенн.

ALMA имеет свои концептуальные корни в трех астрономических проектах - миллиметровой решетке (MMA) в Соединенных Штатах, большой южной решетке (LSA) в Европе и большой миллиметровой решетке (LMA) в Японии.

Первый шаг к созданию того, что впоследствии станет ALMA, был сделан в 1997 году, когда Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO) и Европейская южная обсерватория (ESO) договорились реализовать общий проект, объединяющий MMA и LSA. Объединенный массив сочетает в себе чувствительность LSA с частотным покрытием и превосходным местоположением MMA. ESO и NRAO работали вместе в технических, научных и управленческих группах, чтобы определить и организовать совместный проект между двумя обсерваториями с участием Канады и Испании (последняя стала членом ESO позже).

Ряд резолюций и соглашений привели к выбору "Атакамская большая миллиметровая решетка" или ALMA в качестве названия новой антенной решетки в марте 1999 года и подписанию 25 февраля 2003 года Соглашения ALMA между североамериканской и европейской сторонами. . («Альма» означает «душа» на испанском языке и «ученый» или «знающий» на арабском.) После взаимных дискуссий в течение нескольких лет проект ALMA получил предложение от Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), в соответствии с которым Япония предоставила ACA (Atacama Compact Array) и три дополнительных диапазона приемника для большого массива, чтобы сформировать Enhanced ALMA. Дальнейшие обсуждения между ALMA и NAOJ привели к подписанию 14 сентября 2004 года соглашения на высшем уровне, которое делает Японию официальным участником Enhanced ALMA, известного как Atacama Large Millimeter / submillimeter Array. 6 ноября 2003 г. состоялась церемония закладки фундамента, на которой был представлен логотип ALMA.

На ранней стадии планирования ALMA было решено использовать антенны ALMA, разработанные и изготовленные известными компаниями в Северной Америке, Европе и Японии, а не использовать единую конструкцию. В основном это было по политическим причинам. Несмотря на то, что провайдеры выбрали очень разные подходы, каждая из конструкций антенн, по-видимому, может удовлетворить строгие требования ALMA. Компоненты, разработанные и изготовленные по всей Европе, были доставлены специализированной логистической компанией Route To Space Alliance, занимающейся аэрокосмической и космической логистикой. Всего 26 компонентов были доставлены в Антверпен для дальнейшей отправки в Чили.

Финансирование

Первоначально ALMA представлял собой сотрудничество 50-50 между Национальной радиоастрономической обсерваторией и Европейской южной обсерваторией (ESO), а затем был расширен с помощью других японских, тайваньских и чилийских партнеров. ALMA - крупнейший и самый дорогой наземный астрономический проект стоимостью от 1,4 до 1,5 миллиарда долларов США. (Однако различные проекты космической астрономии, включая космический телескоп Хаббла , JWST и несколько крупных планетных зондов, стоят значительно дороже).

Партнеры

сборка

Готовая антенна.

Комплекс был построен в основном европейскими, американскими, японскими и канадскими компаниями и университетами . Три прототипа антенны прошли оценку на Very Large Array с 2002 года.

Компания General Dynamics C4 Systems и ее подразделение SATCOM Technologies заключили контракт с Associated Universities, Inc. на поставку двадцати пяти из 12-метровых антенн, в то время как европейский производитель Thales Alenia Space предоставил другие двадцать пять основных антенн (в крупнейшем промышленном центре Европы). контракт по наземной астрономии). Японская компания Mitsubishi Electric получила контракт на сборку 16 антенн NAOJ. Антенны были доставлены на площадку с декабря 2008 г. по сентябрь 2013 г.

Транспортировка антенн

Транспортер.

Транспортировка 115-  тонных антенн из объекта поддержки операций на высоте 2900 м на площадку на высоте 5000 м или перемещение антенн по площадке для изменения размера решетки представляет собой огромные проблемы; как изображено в телевизионном документальном фильме Monster Moves: Mountain Mission . Было выбрано решение использовать два нестандартных 28-колесных самозагружающихся большегрузных автомобиля . Автомобили были произведены на немецкой фирме Scheuerle Fahrzeugfabrik  [ de ], имеют ширину 10 м, длину 20 м и высоту 6 м, а также вес 130 тонн. Они оснащены двумя дизельными двигателями мощностью 500 кВт с турбонаддувом .

Транспортеры, оснащенные сиденьем водителя, предназначенным для размещения кислородного баллона, помогающего дышать разреженным высотным воздухом, размещают антенны точно на подушках. Первый автомобиль был завершен и испытан в июле 2007 года. Оба транспортера были доставлены в Центр оперативной поддержки ALMA (OSF) в Чили 15 февраля 2008 года.

7 июля 2008 года транспортер ALMA впервые переместил антенну изнутри здания для сборки антенны (участок монтажа на площадке) на площадку за пределами здания для тестирования (голографические измерения поверхности).

Транспортер ALMA, известный как Отто.

Осенью 2009 года первые три антенны по одной были доставлены на площадку операций с массивом. В конце 2009 года группа астрономов и инженеров ALMA успешно соединила три антенны на площадке для наблюдений на высоте 5000 метров (16000 футов), завершив, таким образом, первый этап сборки и интеграции молодой группы. Связывание трех антенн позволяет исправлять ошибки, которые могут возникнуть при использовании только двух антенн, что открывает путь для получения точных изображений с высоким разрешением. С этого ключевого шага 22 января 2010 года начался ввод прибора в эксплуатацию.

28 июля 2011 года первая европейская антенна для ALMA прибыла на плато Чайнантор на высоте 5000 метров над уровнем моря, чтобы присоединиться к 15 уже установленным антеннам от других международных партнеров. Это было количество антенн, указанное для ALMA, чтобы начать свои первые научные наблюдения, и поэтому это было важной вехой для проекта. В октябре 2012 года были установлены 43 из 66 антенн.

Научные результаты

Изображения из первоначального тестирования

Антенны Галактики, составленные по наблюдениям ALMA и Хаббла
Протопланетный диск HL Тельца .

К лету 2011 года во время обширной программы испытаний перед началом фазы ранней науки было введено в действие достаточное количество телескопов для получения первых изображений. Эти ранние изображения дают первое представление о потенциале нового массива, который будет производить изображения гораздо более высокого качества в будущем, поскольку масштаб массива продолжает увеличиваться.

Целью наблюдения была пара сталкивающихся галактик резко искаженной формы, известных как Антенны Галактики . Хотя ALMA не наблюдал за слиянием галактик целиком, результатом является лучшее изображение в субмиллиметровом диапазоне длин волн, когда-либо сделанное для Антенных галактик, на котором показаны облака плотного холодного газа, из которых формируются новые звезды, которые невозможно увидеть в видимом свете.

Кометные исследования

11 августа 2014 года, астрономы выпустили исследования, используя Атакама Большой миллиметровый / субмиллиметрового Array (ALMA) в первый раз, в котором подробно распределение HCN , HNC , H 2 CO и пыли внутри волосяные семенные придатки из кометы C / 2012 F6 ( Lemmon) и C / 2012 S1 (ISON) .

Планетарное образование

Изображение протопланетного диска, окружающего HL Тельца (очень юную звезду Т Тельца в созвездии Тельца ), было обнародовано в 2014 году, на нем показана серия концентрических ярких колец, разделенных промежутками, что указывает на формирование протопланет. По состоянию на 2014 год большинство теорий не предполагало планетарного формирования в такой молодой (100000-1000000-летней) системе, поэтому новые данные стимулировали обновленные теории протопланетного развития. Одна теория предполагает, что более высокая скорость аккреции может быть связана со сложным магнитным полем протопланетного диска.

Телескоп горизонта событий

Основная статья: Телескоп Event Horizon

ALMA участвовала в проекте Event Horizon Telescope, в рамках которого было получено первое прямое изображение черной дыры , опубликованное в 2019 году.

Фосфин в атмосфере Венеры

ALMA участвовал в обнаружении фосфина , биомаркера, в атмосфере Венеры. Поскольку ни один известный небиологический источник фосфина на Венере не мог производить фосфин в обнаруженных концентрациях, это указывало на присутствие биологических организмов в атмосфере Венеры. Однако с тех пор эта теория была опровергнута, и было проведено новое исследование, показывающее, что в атмосфере Венеры нет фосфина.

Глобальное сотрудничество

Будущий массив ALMA на Чайнанторе (рендеринг художника)

Международная астрономическая установка Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) является партнерством Европы, Северной Америки и Восточной Азии в сотрудничестве с Республикой Чили. ALMA финансируется в Европе Европейской южной обсерваторией (ESO), в Северной Америке - Национальным научным фондом США (NSF) в сотрудничестве с Национальным исследовательским советом Канады (NRC) и Национальным научным советом Тайваня (NSC), а также в США. Восточная Азия Национальным институтом естественных наук Японии (NINS) в сотрудничестве с Academia Sinica (AS) на Тайване. Строительством и эксплуатацией ALMA руководит ESO от имени Европы, от имени Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), которой управляет Associated Universities, Inc (AUI), и от имени Восточной Азии Национальная астрономическая обсерватория. Японии (NAOJ). Объединенная обсерватория ALMA (JAO) обеспечивает единое руководство и управление строительством, вводом в эксплуатацию и эксплуатацией ALMA. Его нынешним директором с февраля 2018 года является Шон Догерти .

Региональный центр АЛМА (АРК)

Региональный центр ALMA (ARC) был разработан как интерфейс между сообществами пользователей основных участников проекта ALMA и JAO. Активы для работы ARC также разделены на три основных вовлеченных региона (Европа, Северная Америка и Восточная Азия). Европейский ARC (во главе с ESO ) был дополнительно разделен на узлы ARC, расположенные по всей Европе в Бонне-Бохуме-Кельне, Болонье, Ондржейове, Онсале , IRAM (Гренобль), Лейдене и JBCA (Манчестер).

Основная цель ARC - помочь сообществу пользователей в подготовке предложений по наблюдениям, обеспечить эффективное соответствие программ наблюдений их научным целям, запустить службу поддержки для подачи предложений и программ наблюдений, доставить данные основным исследователям, поддержать Архив данных ALMA, помощь в калибровке данных и предоставление отзывов пользователей.

Детали проекта

Звездная ночь на площадке ALMA.
Выпущен сборник видео ALMA 2012

Компактный массив Atacama

Компактный массив Atacama

Atacama Compact Array, ACA, представляет собой подмножество из 16 близко расположенных антенн, которые значительно улучшат способность ALMA изучать небесные объекты с большим угловым размером, такие как молекулярные облака и близлежащие галактики. Антенны, входящие в состав Atacama Compact Array, четыре 12-метровые антенны и двенадцать 7-метровых антенн, были произведены и доставлены Японией. В 2013 году компактный массив Atacama был назван массивом Morita в честь профессора Кохиро Морита, члена японской команды ALMA и разработчика ACA, который скончался 7 мая 2012 года в Сантьяго.

Остановка работы

В августе 2013 года рабочие телескопа объявили забастовку, требуя улучшения оплаты и условий труда. Это один из первых ударов по астрономической обсерватории. Остановка работ началась после того, как обсерватория не смогла прийти к соглашению с профсоюзом рабочих. Через 17 дней было достигнуто соглашение о сокращении графиков работ и более высокой оплате работ, выполняемых на большой высоте.

В марте 2020 года ALMA закрыли из -за пандемии COVID-19 . Он также отложил крайний срок подачи заявок на восьмой цикл и приостановил посещение сайта общественностью.

Сроки реализации проекта

Последняя антенна ALMA.
Лента новостей
Дата Деятельность
1995 г. Совместное испытание площадки ESO / NRAO / NAOJ с Чили.
Май 1998 г. Начало этапа 1 (проектирование и разработка).
Июнь 1999 г. Меморандум о взаимопонимании между Европой и США в области проектирования и разработки.
Февраль 2003 г. Окончательное соглашение между Европой и Северной Америкой, при котором 50% финансирования поступает от ESO, а 50% финансирования распределяется между США и Канадой.
Апрель 2003 г. Испытания первого прототипа антенны начинаются на полигоне ALMA Test Facility (ATF) в Сокорро, штат Нью-Мексико.
Ноябрь 2003 г. Церемония закладки первого камня на площадке ALMA.
Сентябрь 2004 г. Проект соглашения в Европе, Северной Америке и Японии, при этом Япония предоставляет новые расширения для ALMA.
Октябрь 2004 г. Открытие совместного офиса ALMA, Сантьяго, Чили.
Сентябрь 2005 г. Тайвань присоединяется к проекту ALMA через Японию.
Июль 2006 г. Европа, Северная Америка и Япония вносят поправки в соглашение о расширенном ALMA.
Апрель 2007 г. Прибытие первой антенны в Чили.
Февраль 2008 г. Прибытие двух транспортеров ALMA в Чили.
Июль 2008 г. Первое перемещение антенны с помощью транспортера.
Декабрь 2008 г. Принятие первой антенны ALMA.
Май 2009 г. Первая интерферометрия с двумя антеннами на объекте поддержки операций (OSF).
Сентябрь 2009 г. Первый переезд антенны ALMA на Чайнантор.
Ноябрь 2009 г. Замыкание фазы с тремя антеннами на Чайнанторе.
2010 г. Призовите заявки на участие в ранней науке с разделенным риском.
Сентябрь 2011 г. Начало раннего научного цикла 0. Шестнадцать 12-метровых антенн в 12-метровой решетке.
Февраль 2012 г. Опубликована первая статья с данными ALMA
Января 2013 Начало раннего научного цикла 1. Тридцать две 12-метровые антенны в 12-метровой решетке.
13 марта 2013 г. Инаугурация ALMA.
23 сентября 2013 г. Прибыла и принята 66-я и последняя антенна.
Июнь 2014 г. Начало раннего научного цикла 2. Тридцать четыре 12-метровые антенны в 12-метровой решетке, девять 7-метровых антенн в 7-метровой решетке и две 12-метровые антенны в решетке TP.
Июнь 2018 г. 1000-я опубликованная статья ALMA
Март 2020 г. ALMA закрыли из -за кризиса COVID-19

Видео и галерея

  • Видео

  • Подборка видео, показывающая различные аспекты ALMA.

  • Этот художественный рендеринг массива ALMA на плато Чаджнантор показывает, как в качестве интерферометра ALMA действует как одиночный телескоп с диаметром, равным расстоянию между его отдельными антеннами (представлен синим кружком).

  • Выступление Леонардо Тести о большой миллиметровой / субмиллиметровой решетке в Атакаме (ALMA).

  • ESOcast 51: Видеоотчет о корреляторе ALMA . (в HD)

  • В этом видеоролике показаны высокие гости, в том числе президент Чили Себастьян Пиньера , прибывающие в Центр оперативной поддержки ALMA (OSF), расположенный на высоте 2900 метров в пустыне Атакама в Чили, для открытия гигантского телескопа. Гостям показывают один из гигантских транспортеров ALMA, а также другие компоненты.

  • Поделитесь волнением церемонии инаугурации и созерцайте захватывающие кадры из самого ALMA и виды на его уникальную среду в пустыне Атакама.

  • На этом видео показано, как астронавты МКС поздравляют партнеров ALMA по случаю открытия.

  • Это 16-минутное видео представляет историю ALMA от истоков проекта несколько десятилетий назад до недавних первых научных результатов. (в HD)

  • Это видео начинается у подножия плато Чаджнантор, на высоте 5000 метров в чилийских Андах, а затем демонстрирует вид на 58 антенн, составляющих Большую миллиметровую / субмиллиметровую решетку Атакамы.

  • Замедленная съемка на сайте операций с массивами ALMA (AOS).

  • Беспилотная камера пролетает над обсерваторией ALMA, показывая 66 телескопов, составляющих массив в дикой чилийской пустыне Атакама.

  • 30 сентября 2013 г. последняя антенна ALMA была передана обсерватории ALMA. Это видео показывает, как антенна перемещается на гигантском транспортном средстве под названием «Отто». Антенна диаметром 12 метров была произведена европейским консорциумом AEM и также знаменует собой успешную поставку в общей сложности 25 европейских антенн - крупнейшего контракта с ESO на сегодняшний день.

  • Подборка перемещений ALMA 2012.

  • Вид на равнины Чайнантора со строительной площадкой ALMA в центре.

  • На снимке видно, как последняя антенна для проекта прибывает на высокую площадку обсерватории, на высоте 5000 метров над уровнем моря.

  • Антенна транспортная

  • 130-тонный антенный транспортер ALMA "Отто" во время церемонии присвоения имени.

  • ALMA на пути к Чайнантору (Груз)

  • АЛМА на пути к Чайнантору (Масштаб)

  • Изображение телескопа в пути на монтажном объекте.

  • ALMA на пути к Чайнантору

  • ALMA на пути к Чайнантору

  • Рабочий осматривает транспортер.

  • Прибытие первых трех японских антенн

  • Размещение антенны на расстоянии 5000 метров

  • Восход луны над подъездной дорогой шириной 12 метров к площадке ALMA High.

  • Антенна ALMA движется.

  • Разное

  • ALMA Residencia.

  • Переход на сайт ALMA от APEX.

  • Сайт ALMA

  • Цифровая дорога к ALMA.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки