Mitteilung

ALMA: Mit mehr Leistung neue Wege in der Wissenschaft gehen

5. Juni 2012

Noch vor seiner Fertigstellung bricht ALMA - das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – mit einer Erweiterung, die Astronomen bei der Erforschung frühester Galaxien und der Suche nach Wasser in anderen Planetensystemen helfen wird, in neue wissenschaftliche Richtungen auf. Das Aufsichtsgremium für ALMA hat das Design und den Bau eines zusätzlichen Satzes von hochmodernen Empfängern genehmigt, die dem Teleskop den Zugang zu einem Wellenlängenbereich gestatten, der bisher nicht beobachtet werden konnte.

ALMA ist das weltweit größte Astronomieprojekt. Die leistungsstarke Anlage auf dem Chajnantor-Plateau in Chile gewährt den Astronomen Einblicke in zwei Bereiche – wie sich das Universum und die Galaxien nach dem Urknall entwickelten und wie sich Sterne und Planetensysteme in unserer eigenen Galaxis bildeten. Obwohl bisher nur die Hälfte der insgesamt 66 Antennen an ihrem Platz auf dem hochgelegenen Chajnantor-Plateau im Norden Chiles stehen (siehe ann12035), werden bereits wissenschaftliche Beobachtungen mit einem Teil des Antennenfelds durchgeführt (siehe zum Beispiel eso1137 und eso1216).

ALMA beobachtet das Universum bei Radiowellenlängen, einer Art Licht, das für unser Auge nicht wahrnehmbar ist. Extrem schwache Signale aus dem Weltall werden durch die ALMA-Antennen gesammelt und auf die Empfänger fokussiert, die die schwache Strahlung dann in ein elektrisches Signal umwandeln. Die neuen „Band 5“-Empfänger werden in der Lage sein, elektromagnetische Strahlung zwischen 1,4 und 1,8 Millimetern Wellenlänge nachzuweisen (das entspricht Frequenzen von 211 bis 163 Gigahertz), einem der Wellenlängenbereiche, in dem die Erdatmosphäre teilweise transparent ist, was dem Licht ermöglicht, die ALMA-Antennen zu erreichen.

Die neuen Empfänger wurden in Zusammenarbeit mit dem Rutherford Appleton Laboratory (Großbritannien) und der ESO von der Advanced Receiver Development-Gruppe am Onsala Space Observatory die an der Chalmers University of Technology in Göteborg (Schweden) beheimatet ist, im Rahmen des Förderprogramms FP6 (ALMA-Erweiterungen) der Europäischen Kommission seit 2006 konzipiert, entwickelt und als Prototyp gebaut. Sechs dieser Empfänger sind unter dem FP6-Vertrag gebaut worden und an ALMA übergeben worden (siehe ann1098).

Über die nächsten fünf Jahre werden alle 66 Antennen von ALMA mit den neuen Empfängern ausgestattet werden. Inklusive der notwendigen Ersatzeinheiten müssen weitere 67 Einheiten gebaut werden. Diese werden von Europa unter der Mitwirkung der Vereinigten Staaten bereitgestellt. Die ESO wird den Vertrag für die europäischen, kryotechnisch gekühlten Empfänger ausschreiben und ihre Entwicklung überwachen. Die Leitung des Konsortiums übernimmt NOVA, eine niederländische Forschungseinrichtung auf dem Gebiet der Astronomie. Die Empfänger werden von NOVA gemeinsam mit der Advanced Receiver Development-Gruppe am Onsala Space Observatory gebaut. In Nordamerika wird das National Radio Astronomy Observatory (NRAO) die hochpräzisen Oszillatoren zum Abstimmen der Empfänger bauen, womit die Signalausgänge aller Antennen zur Erzeugung von hochaufgelösten Bildern präzise kombiniert werden können.

Die Empfänger werden zum Studium der frühesten Galaxien im Universum benutzt und werden uns beim Verständnis helfen, wie sich die ersten Sterne bildeten. Sie werden Astronomen auch den Nachweis von Wasser erlauben – der molekularen Basis jeden Lebens – zum einen in Staubscheiben, von denen angenommen wird, dass dort Planeten entstehen und zum anderen auch in der Atmosphäre von Planeten und Kometen in unserem eigenen Sonnensystem. Die Messung von Wasser im Weltraum gestaltet sich wegen des irritierenden Einflusses von Wasserdampf in der Erdatmosphäre schwierig. Die Art und Weise wie die ALMA Band 5-Empfänger das Wasser messen, vermeidet einige dieser Schwierigkeiten.

Die Entscheidung zur Erweiterung von ALMA wurde vom ALMA-Aufsichtsgremium im April 2012 noch vor der Fertigstellung der Anlage getroffen. Die Entscheidung wurde am 9. Mai 2012 vom Finanzausschuss der ESO gebilligt. Es wird erwartet, dass die Erweiterung 2016 abgeschlossen sein wird.

ALMA ist eine internationale Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb des Observatoriums ist die ESO zuständig für den europäischen Beitrag, das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für Ostasien und das National Radio Astronomy Observatory (NRAO) für den nordamerikanischen Beitrag. Das Joint ALMA Observatory (JAO) übernimmt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.