ALMA: tíz éve a tudomány szolgálatában

1810

Tíz évvel ezelőtt, 2011. október 1-jén a csillagászok számára hivatalosan is elérhetővé vált az ESO közreműködésével létrejött és üzemeltetett ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array). Az eseménynek az antennarendszerrel készített első, az ütköző Csápok galaxispárt ábrázoló felvétel állított emléket, érzékeltetve az ALMA lehetőségeit, és beharangozva a csillagászat egy újabb sikeres évtizedét.

Az észak-chilei Chajnantor-fennsíkon ötezer méter tengerszint feletti magasságban található rendszer 66 változtatható helyzetű antennájából a tudományos célú észlelések kezdetekor még csak harmadrészük működött. Ennek ellenére 900 távcsőidő-pályázatot nyújtottak be ALMA-észlelésekre – amelyekből közel százat válogattak ki –, ez pedig jól mutatja a tudományos közösség új észlelési infrastruktúra iránti lelkesedését. Az ALMA-t övező érdeklődés az elmúlt évtized során sem csökkent a csillagászok körében: a minden évben számos érdekes és újszerű projektet bemutató távcsőidő-pályázatokban igényelt észlelési idők messze meghaladják a rendelkezésre álló keretet.

A képen az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszer néhány tányérja látható. Az ALMA az emberi szem számára láthatatlan hullámhossztartományban tanulmányozza az Univerzumot. Az antennák felett kusza porfelhők szövik át a Tejutat. A Dél Keresztjének (Crux) jellegzetes gyémántja a középső antenna felett ragyog, bal oldalán egy sötét, poros folttal, amely kitakarja a mögötte lévő csillagok fényét. Ez a Szeneszsák-köd, amelyet az ausztrál őslakosok egy égi emu fejének tekintettek. A ködös régió előterében két fényes csillag látható, az alfa és a béta Centauri, mindegyik maga is három-három csillagból álló gravitációsan kötött csillagrendszer (ESO/Y. Beletsky)

Az ALMA-antennák, amelyek párjai között a távolság akár 16 km is lehet, egyetlen nagy távcsőként működve észlelik az Univerzumot a látható fény hullámhosszánál kb. ezerszer nagyobb milliméteres és szubmilliméteres hullámhosszakon. Ezeket a hosszúhullámú sugárzásokat a világűr leghidegebb objektumai bocsátják ki, például sűrű kozmikus por- és gázfelhők, amelyekből a csillagok és a bolygók alakulnak ki, de a korai Univerzum legtávolabbi objektumainak sugárzása is ilyen. Interferometrikus üzemmódban az ALMA által elérhető legnagyobb térbeli felbontás a NASA/ESA Hubble-űrtávcsövének látható tartománybeli felbontásánál is jobb. Az ALMA még tíz év elteltével is a legnagyobb és leghatékonyabb együttes a milliméteres és szubmilliméteres tartományban üzemelő műszerek között.

Első évtizedében a világ csillagászai több áttörésnek számító eredményt értek el az ALMA segítségével. Az általa szolgáltatott adatok eddig közel 2500 tudományos publikációt alapoztak meg, ezek nagyjából fele európai észlelési idő alatt gyűjtött adatokat használt fel. A teljesség igénye nélkül néhány eredmény: a HL Tauri fiatal csillagot övező planetáris korong észlelésea bolygókeletkezésre vonatkozó ismereteink radikális átalakítása, felvétel egy Einstein-gyűrűről, amely az Univerzum távoli részében zajló csillagkeletkezési folyamatokról készült eddigi legélesebb kép és összetett szerves molekulák detektálása egy éppen kialakult csillagrendszerben. Az ALMA egyike volt továbbá annak a nyolc földi bázisú távcsőnek, amelyek az Event Horizon Telescope elnevezésű együttműködés részeként először alkottak képet egy fekete lyukról, mégpedig az M87 galaxis szívében elhelyezkedő szupernagy tömegű objektumról.

A Csápok galaxispár (NGC 4038 és 4039) összeütköző, eltorzult spirálgalaxisok alkotta páros, amelynek távolsága kb. 70 millió fényév, és a Holló (Corvus) csillagkép irányában figyelhető meg. A képet az ALMA korai tesztfázisában két különböző hullámhosszon, valamit a NASA/ESA Hubble-űrtávcsövével a látható tartományban rögzített felvételekből állították össze. A Hubble-felvétel a valaha készített legélesebb kép erről az objektumról, valójában az elérhető térbeli felbontás „abszolút” referenciája. Az ALMA sokkal nagyobb hullámhosszakon észlel, így sokkal nehezebb akár csak összemérhető felbontású képeket készíteni vele. A teljes ALMA-rendszer kiépülésével azonban a felbontás tízszer jobb lesz, mint ami a Hubble-lal elérhető. A kép elkészítéséhez felhasznált ALMA-észlelések többsége során csak tizenkét antenna dolgozott együtt – sokkal kevesebb, mint az első tudományos célú észlelések közben –, és ezek jóval közelebb is voltak egymáshoz. A két tényező hatásának eredményeként az új kép inkább csak ízelítő volt abból, hogy mi várható. Az obszervatórium növekedésével az élesség, a sebesség és az észlelések minősége drámaian javul, amint egyre több és több antenna válik elérhetővé, és a rendszer mérete is nagyobb lesz. Mindazonáltal ez a Csápok galaxispárról valaha készült legjobb szubmilliméteres felvétel, amely jelezte, hogy új ablak nyílt a szubmilliméteres Univerzumra. Míg a látható fény – a képen kék színnel jelölve – a galaxisok éppen megszületett csillagait fedi fel, az ALMA olyat mutat meg nekünk, ami nem látható ezeken a hullámhosszakon: azokat a sűrű, hideg gázfelhőket, amelyekből az új csillagok keletkeznek. Az ALMA-észlelések – a képen vörös, rózsaszín és sárga színnel jelölve – a 3-as és 7-es milliméteres és szubmilliméteres ALMA-sávokban készültek, céljuk pedig az amúgy láthatatlan, új csillagoknak életet adó hidrogénfelhőkben megbújó szén-monoxid-molekulák detektálása volt. A gáz erős koncentrációja nem csak a két galaxis szívében figyelhető meg, de azokban a kaotikus régiókban is, ahol az ütközésük zajlik. Itt a teljes gázmennyiség a Nap tömegének milliárdszorosa, azaz bőséges anyag áll rendelkezésre a jövőbeni csillaggenerációk kialakulásához. Az ezekhez hasonló észlelések alapvető fontosságúak annak megértésében, hogy a galaxisütközések hogyan segítik az új csillagok keletkezését. Egyben példák arra, hogy az ALMA miként mutatja meg az Univerzum azon részeit, amelyek a látható és az infravörös tartományban működő távcsövek számára elérhetetlenek (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO, NASA/ESA Hubble Space Telescope)

Az Európa (ESO), Észak-Amerika (National Radio Astronomy Observatory [NRAO]) és Kelet-Ázsia (National Astronomical Observatory of Japan [NAOJ]) között Chile részvételével létrejött együttműködés eredményeként megépült ALMA valóban globális csillagászati infrastruktúra. Az ESO az építési és üzemeltetési költségek kb. harmadát fedezte/fedezi. Ipari partnereivel együtt az ESO 25 antennát és két speciális szállítóeszközt is épített, amelyekkel az antennák a Chajnantor-fennsíkon mozgathatók, de három vevőegységet is az ESO szállított, további vevőegységek pedig jelenleg is készülnek Európában. Jelenleg mindegyik ALMA-antenna nyolc hullámsávban működő vevőegységekkel gyűjti a sugárzást, a 3,6 mm hullámhossznál kezdődő 3-as sávtól kezdve a 0,3 mm hullámhossznál végződő 10-es sávig. A 6 és 8,5 mm közötti hullámhossztartományt lefedő 1-es sáv hamarosan elérhető lesz, a 3,3 és 4,5 mm közötti 2-es sáv pedig valamikor később áll majd rendelkezésre. Az ESO ad otthont az Európai ALMA Regionális Központnak is, amely kapocsként működik az ALMA-projekt és az európai tudományos közösség között.

Forrás: ESO ann21013-hu

Hozzászólás

hozzászólás