Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

ALMA bei Nacht unter den Magellanschen Wolken

Datei:The movie ALMA — In Search of our Cosmic Origins.ogv Datei:ESO - Four ALMA antennas on the Chajnantor plain (by).ogv Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist das größte Radioteleskop der Welt. Es wurde am 13. März 2013 offiziell in Betrieb genommen,[1] wissenschaftliche Beobachtungen finden jedoch schon seit Oktober 2011 statt. Sein Erstes Licht war am 3. Oktober 2011.[2]

Im Juni 2014 wurde die letzte von 66 vorgesehenen Antennen aufgestellt.[3] 54 davon haben 12 Meter Durchmesser und 12 haben 7 Meter Durchmesser. Sie werden als Interferometer für Millimeterwellen und Submillimeterwellen verwendet. Da für Beobachtungen bei diesen Wellenlängen eine hochgelegene und trockene Umgebung zwingend notwendig ist, befindet sich ALMA in etwa 5000 m Höhe über dem Meeresspiegel auf dem Chajnantor-Plateau in der Atacamawüste in den nordchilenischen Anden südöstlich von San Pedro de Atacama.

ALMA wird unter anderem wertvolle Informationen über die Geburt von Sternen sowie detaillierte Bilder von der Bildung von Sternen und Planeten liefern und ist eine internationale Zusammenarbeit zwischen Europa, den USA, Kanada, Ostasien und der Republik Chile. Mit Kosten von über einer Milliarde US-Dollar ist es derzeit das teuerste und größte Projekt der bodengebundenen Astronomie.[4]

Übersicht

Eine von ALMAs 12-m-Antennen auf dem Transporter „Lore“
Der ALMA-Korrelator, ein Rechner mit 134 Millionen Prozessoren, welche die empfangenen Signale mit 17 PetaFLOPS aufarbeiten können.

Datei:ESOcast 51 All Systems Go for Highest Altitude Supercomputer.ogv ALMA besteht aus 66 hochpräzisen Antennen und beobachtet bei Wellenlängen zwischen 0,3 und 9,6 mm. Das Interferometer hat eine erheblich höhere Empfindlichkeit und Auflösung als alle anderen Submillimeter-Teleskope. Die hohe Empfindlichkeit wird durch die große Anzahl von einzelnen Teleskopen, die das Interferometer bilden, erreicht.

Die Antennen können über das Chajnantor-Plateau bewegt und dabei in Abständen von 150 m bis 16 km positioniert werden. Das ermöglicht es, ALMA als variables „Zoomteleskop“ einzusetzen, ähnlich wie beim Very Large Array (VLA) in New Mexico, USA. Bewegt werden die Antennen mit den beiden Transportern „Otto“ und „Lore“, die 50 der 12-m-Antennen des Hauptarrays bis auf wenige Millimeter genau positionieren und auf betonierten Grundplatten abstellen können.

Hersteller der Antennen sind europäische, nordamerikanische und ostasiatische Partner des Projekts. Die Amerikaner und Europäer liefern jeweils 25 der 12-m-Antennen, die das Hauptarray ausmachen. Ostasien liefert insgesamt 16 Antennen (vier 12-m-Antennen und 12 Antennen mit je 7 m Durchmesser). Diese bilden ein kleineres Interferometer, das Atacama Compact Array (ACA), ein Teil des ALMA-Interferometers.

Durch die kleineren 7-m-Antennen kann das ACA bei gleicher Frequenz ein größeres Gebiet beobachten als das Hauptarray. Da sie näher zusammenstehen, können Bilder von Objekten mit größerer Ausdehnung gemacht werden. Zusammen mit dem Hauptarray wird die Möglichkeit von ALMA erweitert, große Gesichtsfelder zu beobachten.

ALMAs Empfänger arbeiten in den Frequenzbändern zwischen 30 und 950 GHz. Durch die große Höhe und die geringe Luftfeuchtigkeit am Standort ist die Erdatmosphäre dort für diese Frequenzen ausreichend durchlässig.

Zu den Aufgaben von ALMA gehört die Erforschung der Entstehungsgebiete von Planeten und Sternen in kalten interstellaren Wolken und protoplanetaren Akkretionsscheiben. Millimeterwellen sind besonders gut geeignet, ausgedehnte Gas- und Staubwolken zu durchdringen, die die Entstehungsgebiete von Sternen und Planeten verhüllen. Infrarotgalaxien im frühen Universum, Supermassereiche Schwarze Löcher und Galaxienentstehung sind weitere wichtige Forschungsgebiete von ALMA. Darüber hinaus soll ALMA helfen, wichtige Fragen bei der Erforschung von Dunkler Materie und Dunkler Energie zu beantworten.

Am Standort von ALMA arbeiten weitere Submillimeterteleskope, darunter auch das Atacama Pathfinder Experiment. In den nächsten Jahren wird dort auch das Cerro Chajnantor Atacama Telescope, ein großes Einzelteleskop (25 m Durchmesser) für den anschließenden kürzeren Submillimeterbereich von 0,03 bis 3 Millimeter Wellenlänge, gebaut werden.

Geschichte

ALMA hat seine Anfänge in drei astronomischen Projekten: dem Millimeter Array (MMA) der USA, dem europäischen Large Southern Array (LSA) und dem japanischen Large Millimeter Array (LMA).

Der erste Schritt auf dem Weg zu ALMA wurde 1997 getan, als das US-amerikanische National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und die Europäische Südsternwarte (ESO) ein gemeinsames Projekt initiierten, das MMA und LSA kombinieren sollte. Das kombinierte Interferometer sollte die Empfindlichkeit des LSA mit dem breiten Frequenzbereich des MMA vereinen. ESO und NRAO arbeiteten in technischen, wissenschaftlichen und organisatorischen Gruppen zusammen, um ein Projekt zwischen den beiden Organisationen unter Beteiligung von Kanada und Spanien zu definieren und zu organisieren.

Schließlich unterzeichneten am 25. Februar 2003 die nordamerikanischen und europäischen Partner die ALMA-Vereinbarung. Am 14. September 2004 unterschrieben ALMA und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) eine Vereinbarung, mit der Japan ein weiterer offizieller Partner von ALMA wurde. Gemäß dieser Vereinbarung sollte Japan das ACA und Empfänger für drei zusätzliche Frequenzbänder liefern.

Aus politischen Gründen wurde entschieden, dass drei unterschiedliche Antennentypen von den nordamerikanischen, europäischen und ostasiatischen Partnern entwickelt und gebaut werden sollten. Obwohl unterschiedliche Vorgehensweisen gewählt wurden, erfüllen alle drei Antennentypen die strengen Voraussetzungen von ALMA.

Heute besteht ALMA aus einer Zusammenarbeit zwischen Europa, Nordamerika und Ostasien. Die Arbeit wird finanziert von der ESO, der National Science Foundation (NSF) in den USA, dem National Research Council of Canada (NRC) und dem National Science Council (NSC) in Taiwan. Die Konstruktion und der Betrieb werden für Europa von der ESO, für Nordamerika von der NRAO und für Ostasien vom NAOJ geleitet. Das Joint ALMA Observatory (JAO) vereint die Führung und Organisation der Konstruktion, Inbetriebnahme und den laufenden Betrieb von ALMA.

Erste Daten wurden von ALMA im Rahmen eines Testbetriebs im Oktober 2009 gesammelt.[5] Anfang Oktober 2011 wurde der wissenschaftliche Betrieb aufgenommen, obwohl ALMA erst zu einem Drittel fertiggestellt war. Bereits damals, so von ALMA-Seite, sei man „schon wesentlich besser als alles andere“ gewesen. Aber erst im Vollbetrieb werde ALMA „wirklich seine Stärken zeigen“, so ein vor Ort und Stelle zuständiger Astronom Ende 2012.[6] In Betrieb gegangen sind 2011 zunächst mehrere Submillimeterteleskope mit vier Bändern von 84–116 GHz, 211–275 GHz, 275–373 GHz und 60–720 GHz.[7] Die ersten mit ALMA gewonnenen Bilder wurden am 3. Oktober 2011 veröffentlicht. Am 13. März 2013 wurde ALMA – nahezu vollständig fertiggestellt – offiziell in Betrieb genommen.

Erste Beobachtungsergebnisse

Die Antennen-Galaxien in einer kombinierten Aufnahme von ALMA und dem Hubble-Weltraumteleskop

Im Sommer 2011 waren während gründlicher Testbeobachtungen genug Antennen im Betrieb, um erste Bilder mit ALMA aufzunehmen. Diese gaben einen Vorgeschmack dessen, was von dem neuen Interferometer nach Fertigstellung zu erwarten ist.

Die Beobachtungen richteten sich auf die Antennen-Galaxien, zwei kollidierende Galaxien mit dramatisch verzogenen Formen. Obwohl ALMA nicht den gesamten Bereich der Galaxien beobachtet hat, sind die Bilder die besten Ergebnisse dieser Galaxien, die jemals im Submillimeterbereich gemacht wurden. Sie zeigen Wolken von kaltem, dichtem Staub, in denen neue Sterne geboren werden – Einzelheiten, die im visuellen Bereich des Lichtspektrums nicht beobachtet werden können.[8]

ALMA Regional Center (ARC)

Das ALMA Regional Center (ARC) dient als Kontaktstelle zwischen den wissenschaftlichen Benutzern des Teleskops in den Mitgliedsländern und dem JAO. Das ARC ist weiterhin in die drei geografischen Regionen des Projektes eingeteilt: Europa (geleitet von der ESO), Nordamerika (geleitet vom NRAO), und Ostasien (geleitet vom NAOJ). Die europäische ARC ist zusätzlich in ARC-Knoten eingeteilt, die in Europa verteilt in Köln-Bonn, Bologna, Ondřejov, Onsala, Grenoble, Leiden und Manchester liegen.

Hauptaufgabe des ARC ist es, die wissenschaftliche Gemeinschaft bei der Vorbereitung von Beobachtungsanträgen zu unterstützen, sicherzustellen, dass alle Beobachtungsprogramme effektiv ihre wissenschaftlichen Ziele erreichen, ein Hilfeforum zu unterhalten, Daten an die Wissenschaftler zu liefern, das ALMA-Archiv zu unterhalten und die Wissenschaftler bei der Datenbearbeitung zu unterstützen.

Weblinks

 <Lang> Commons: Atacama Large Millimeter Array – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Andreas Neuhaus / Hannah Fuchs: Weltraum: Super-Teleskop „Alma“ ist startklar. Deutsche Welle, 13. März 2013, abgerufen am 13. März 2013.
  2. ALMA Opens Its Eyes eso.org, abgerufen am 7. August 2014.
  3. http://www.latercera.com/noticia/tendencias/2014/06/659-582699-9-la-ultima-antena-del-observatorio-alma-llega-a-los-5000-metros-de-altura.shtml
  4. ALMA – Auf der Suche nach unseren kosmischen Ursprüngen. In: eso.org, abgerufen am 4. Oktober 2011.
  5. Alma antennas collect first data. BBC News, 17. November 2009, abgerufen am 13. März 2013 (english).
  6. Peter Prantner: „ALMA ist sein Geld wert“. In: orf.at. 6. März 2013, abgerufen am 2. April 2013.
  7. Alma-Observatorium: Neues Riesen-Teleskop wirft Blick ins Weltall. In: focus.de, 3. Oktober 2011, abgerufen am 4. Oktober 2011.
  8. Von Chile aus Richtung Urknall blicken 5. Oktober 2011, Die Zeit online, Abgerufen am 29. September 2015

Koordinaten: 23° 1′ 9″ S, 67° 45′ 11″ W

Ähnliche Artikel wie "Atacama Large Millimeter/submillimeter Array" auf cosmos-indirekt.de

12.08.2020
Galaxien - Milchstraße
ALMA findet das am weitesten entfernte Ebenbild der Milchstraße
Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) eine extrem weit entfernte und daher sehr junge Galaxie entdeckt, die unserer Milchstraße überraschend ähnlich sieht.
05.02.2020

ALMA lichtet den schönen Ausgang des Kampfes zweier Sterne ab
Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, eine eigentümliche Gaswolke entdeckt, die aus einer Konfrontation zweier Sterne resultiert.
16.05.2018
Galaxien - Sterne
ALMA und VLT finden Hinweise auf Sternentstehung nur 250 Millionen Jahre nach dem Urknall
Astronomen haben anhand von Beobachtungen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Arrays (ALMA) und des Very Large Telescope (VLT) der ESO festgestellt, dass die Sternentstehung in der weit entfernten Galaxie MACS1149-JD1 in einem unerwartet frühen Stadium begann, nur 250 Millionen Jahre nach dem Urknall.
24.04.2015
Astrophysik - Elektrodynamik
ALMA bringt starkes Magnetfeld in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs
Wissenschaftler haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) am Rand des Ereignishorizonts eines supermassereichen Schwarzen Lochs ein extrem starkes Magnetfeld aufgespürt, das alle bisher im Zentrum einer Galaxie gemessenen Felder in den Schatten stellt.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


23.01.2021
Physiker filmen Phasenübergang mit extrem hoher Auflösung
Laserstrahlen können genutzt werden, um die Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern.
23.01.2021
Die Entstehung des Sonnensystems in zwei Schritten
W
23.01.2021
Die Entstehung erdähnlicher Planeten unter der Lupe
Innerhalb einer internationalen Zusammenarbeit haben Wissenschaftler ein neues Instrument namens MATISSE eingesetzt, das nun Hinweise auf einen Wirbel am inneren Rand einer planetenbildenden Scheibe um einen jungen Stern entdeckt hat.
20.01.2021
Älteste Karbonate im Sonnensystem
Die Altersdatierung des Flensburg-Meteoriten erfolgte mithilfe der Heidelberger Ionensonde.
20.01.2021
Einzelnes Ion durch ein Bose-Einstein-Kondensat gelotst.
Transportprozesse in Materie geben immer noch viele Rätsel auf.
20.01.2021
Der Tanz massereicher Sternenpaare
Die meisten massereichen Sterne treten in engen Paaren auf, in denen beide Sterne das gemeinsame Massenzentrum umkreisen.
20.01.2021
Sonnenaktivität über ein Jahrtausend rekonstruiert
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich hat aus Messungen von radioaktivem Kohlenstoff in Baumringen die Sonnenaktivität bis ins Jahr 969 rekonstruiert.
20.01.2021
Forschungsteam stoppt zeitlichen Abstand von Elektronen innerhalb eines Atoms
Seit mehr als einem Jahrzehnt liefern Röntgen-Freie-Elektronen-Laser (XFELs) schon intensive, ultrakurze Lichtpulse im harten Röntgenbereich.
20.01.2021
Welche Rolle Turbulenzen bei der Geburt von Sternen spielen
Aufwändige und in diesem Umfang bis dahin noch nicht realisierte Computersimulationen zur Turbulenz in interstellaren Gas- und Molekülwolken haben wichtige neue Erkenntnisse zu der Frage gebracht, welche Rolle sie bei der Entstehung von Sternen spielt.
20.01.2021
Wie Aerosole entstehen
Forschende der ETH Zürich haben mit einem Experiment untersucht, wie die ersten Schritte bei der Bildung von Aerosolen ablaufen.
13.01.2021
Schnellere und stabilere Quantenkommunikation
Einer internationalen Forschungsgruppe ist es gelungen, hochdimensionale Verschränkungen in Systemen aus zwei Photonen herzustellen und zu überprüfen. Damit lässt sich schneller und sicherer kommunizieren, wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen.
12.01.2021
Elektrisch schaltbares Qubit ermöglicht Wechsel zwischen schnellem Rechnen und Speichern
Quantencomputer benötigen zum Rechnen Qubits als elementare Bausteine, die Informationen verarbeiten und speichern.
12.01.2021
ALMA beobachtet, wie eine weit entfernte kollidierende Galaxie erlischt
Galaxien vergehen, wenn sie aufhören, Sterne zu bilden.
11.01.2021
Umgekehrte Fluoreszenz
Entdeckung von Fluoreszenzmolekülen, die unter normalem Tageslicht ultraviolettes Licht aussenden.
11.01.2021
Weyl-Punkten auf der Spur
Ein Material, das leitet und isoliert – gibt es das? Ja, Forschende haben erstmals 2005 sogenannte topologische Isolatoren beschrieben, die im Inneren Stromdurchfluss verhindern, dafür aber an der Oberfläche äußerst leitfähig sind.
11.01.2021
MOONRISE: Schritt für Schritt zur Siedlung aus Mondstaub
Als Bausteine sind sie noch nicht nutzbar – aber die mit dem Laser aufgeschmolzenen Bahnen sind ein erster Schritt zu 3D-gedruckten Gebäuden, Landeplätzen und Straßen aus Mondstaub.
11.01.2021
Konstanz von Naturkonstanten in Raum und Zeit untermauert
Moderne Stringtheorien stellen die Konstanz von Naturkonstanten infrage. Vergleiche von hochgenauen Atomuhren bestätigen das jedoch nicht, obwohl die Ergebnisse früherer Experimente bis zu 20-fach verbessert werden konnten.
08.01.2021
Weder flüssig noch fest
E
08.01.2021
Mit quantenlimitierter Genauigkeit die Auflösungsgrenze überwinden
Wissenschaftlern der Universität Paderborn ist es gelungen, eine neue Methode zur Abstandsmessung für Systeme wie GPS zu entwickeln, deren Ergebnisse so präzise wie nie zuvor sind.
25.12.2020
Wie sich Sterne in nahe gelegenen Galaxien bilden
Wie Sterne genau entstehen, ist nach wie vor eines der grossen Rätsel der Astrophysik.
25.12.2020
Kartierung eines kurzlebigen Atoms
Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden, Russland und den USA unter der Leitung von Wissenschaftern des European XFEL hat Ergebnisse eines Experiments veröffentlicht, das neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Übergangszuständen in Atomen und Molekülen eröffnet.
25.12.2020
Skyrmionen – Grundlage für eine vollkommen neue Computerarchitektur?
Skyrmionen sind magnetische Objekte, von denen sich Forscher weltweit versprechen, mit ihnen die neuen Informationseinheiten für die Datenspeicher und Computerarchitektur der Zukunft gefunden zu haben.
25.12.2020
Mysterien in den Wolken: Große Tröpfchen begünstigen die Bildung kleinerer
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) berichten die über ihre neuen Erkenntnisse, wie ausfallende große Regentropfen und Eispartikel das Wachstum von Aerosolen begünstigen können, um neue Kondensationskerne oder Eiskeimteilchen in Wolken zu erzeugen.
25.12.2020
Kollidierende Sterne offenbaren grundlegende Eigenschaften von Materie und Raumzeit
Ein internationales Wissenschaftsteam um den Astrophysikprofessor Tim Dietrich von der Universität Potsdam schaffte den Durchbruch bei der Größenbestimmung eines typischen Neutronensterns und der Messung der Ausdehnung des Universums.
25.12.2020
Endgültige Ergebnisse und Abschied vom GERDA-Experiment
Die Zeit des GERDA-Experiments zum Nachweis des neutrinolosen doppelten Betazerfalls geht zu Ende.