Mitteilung

ALMA verbessert die Möglichkeiten für die Suche nach Wasser im Universum

Erste Interferenzmessungen der Band 5-Empfänger

17. Juli 2015

Nach mehr als fünf Jahren Entwicklung und Konstruktion hat ALMA erfolgreich einen neuen Frequenzbereich anvisiert. Zunächst wurden mit den Band 5-Empfängern die ersten Interferenzmuster aufgenommen, die speziell für die Detektion von Wasser im lokalen Universum ausgelegt sind. Band 5 ermöglicht außerdem die Untersuchung komplexer Moleküle in Sternentstehungsgebieten und protoplanetaren Scheiben. Auch Moleküle und Atome in Galaxien des frühen Universums können detektiert werden, wodurch der Blick bis zu 13 Milliarden Jahre in die Vergangenheit reicht.

ALMA beobachtet das Universum im Radiowellenbereich - Licht, das unsichtbar für das menschliche Auge ist. Das schwache elektromagnetische Glimmen des Alls wird mit Hilfe von 66 Antennenschüsseln eingefangen, von denen jede einen Durchmesser von bis zu zwölf Metern aufweist. Die Empfänger transformieren diese schwache Strahlung in ein elektrisches Signal.

Um einen breiten Frequenzbereich untersuchen zu können, ist jede ALMA-Antenne mit bis zu zehn verschiedenen Empfängern ausgestattet, wobei jeder speziell dafür ausgelegt ist, einen bestimmten Wellenlängenbereich abzudecken. Der neue Band 5-Empfänger ist der achte Typ, der integriert wurde, und arbeitet im Wellenlängenbereich von 1,4 bis 1,8 Millimetern, was Frequenzen von 163 bis 211 GHz entspricht. Das ermöglicht die Untersuchung eines Teils des elektromagnetischen Spektrums, der bisher nur wenig untersucht wurde.

"Band 5 wird neue Möglichkeiten für die Erforschung des Universums eröffnen und zu neuen Entdeckungen führen", erklärt Gianni Marconi von der ESO, der für die Integration von Band 5 verantwortlich ist. "Zum Frequenzbereich des Empfängers gehört ein Bereich, in dem eine Emissionslinie von Wasser liegt, die ALMA in Regionen nah um Sternentstehungen untersuchen kann. Die Erforschung von Wasser ist natürlich wegen seiner Rolle für den Ursprung des Lebens von großem Interesse."

Mit Band 5 wird ALMA auch die Emission von ionisiertem Kohlenstoff von Objekten kurz nach dem Urknall erfassen können, was die Untersuchung der frühsten Epoche der Galaxienbildung ermöglicht. "Diese Bande wird es Astronomen außerdem erlauben, junge Galaxien und das frühe Universum etwa 500 Millionen Jahre nach dem Urknall zu erforschen," erläuterte Gianni Marconi.

Die Band 5-Empfänger wurden ursprünglich von der Onsala Space Observatory's Group for Advanced Receiver Development (GARD) an der Chalmers University of Technology in Schweden in Zusammenarbeit mit dem Rutherford Appleton Laboratory in Großbritannien und der ESO unter dem von der Europäischen Kommission unterstützten Rahmenprogramm FP6 (ALMA-Erweiterung) entworfen und gebaut. Nach dem erfolgreichen Test der Prototypen wurden die ersten Empfänger im ersten Halbjahr 2015 zusammen von NOVA und GARD gebaut und zu ALMA geliefert. Zwei Empfänger wurden für die ersten Beobachtungen genutzt. Die restlichen der insgesamt georderten 73 Empfänger sowie Ersatzteile werden bis 2017 geliefert [1].

Endnoten

[1] Die ESO hat den europäischen Vertrag für die kryo-gekühlten Empfänger mit NOVA abgeschlossen, dem Forschungsinstitut für Astronomie in den Niederlanden, in Zusammenarbeit mit der Onsala Space Observatory’s Advanced Receiver Development group. NRAO hat die hoch-präzisen lokalen Oszillatoren gebaut, mit denen die Empfänger so abgestimmt werden können, dass die Signale aller Antennen präzise miteinander kombiniert werden können. Auf diese Weise werden Bilder mit einer sehr hohen Auflösung ermöglicht.

Weitere Informationen

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem taiwanesischen National Science Council (NSC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb agiert die ESO für ihre Mitgliedsländer, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.