Een internationaal team van astronomen en technici van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Noord-Chili, waarin ESO partner is, heeft de eerste metingen verricht met nieuwe ontvangers die op meerdere ALMA-antennes zijn geïnstalleerd. De productie van de ontvangers wordt uitgevoerd door een consortium onder leiding van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
Tien ontvangers in een ALMA-cryostaat. Deze foto toont de cryostaat van een antenne van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) die voor het eerst van tien ontvangers is voorzien. De ontvangers pikken signalen uit de ruimte op in specifieke frequentiebanden die het venster van 950 tot 25 gigahertz (GHz) bestrijken en zijn ondergebracht in een cryostaat die hen afkoelt tot een temperatuur van -269°C. De installatie van de Band 2-ontvangers, die in 2023 van start ging, betekent dat de ALMA-antennes waarnemingen kunnen doen in het definitieve frequentiebereik (67-116 GHz) waarvoor de ALMA-array ontworpen is. (c) S. Otarola/AMLA(ESO/NJAO/NRAO).
ALMA kan nu waarnemen binnen het definitieve frequentiebereik, met golflengten tussen 2,6 en 4,5 millimeter (67-116 GHz), waarvoor de telescoop is ontworpen. De zogeheten Band 2-ontvangers openen een nieuw venster op onze kosmische oorsprong en maakt metingen mogelijk die inzicht geven in de vorming van verre sterren en sterrenstelsels en het ontstaan van planeten en de bouwstenen van het leven.
ALMA bevindt zich op de Chajnantor-hoogvlakte in het noorden van Chili en bestaat uit 66 antennes, elk uitgerust met een arsenaal aan zeer gevoelige ontvangers. Elk ontvangertype doet waarnemingen binnen een bepaald golflengtebereik (band) in het submillimeter- tot millimetergebied van het elektromagnetische spectrum. Alles bij elkaar bestrijken deze banden een ‘venster’ van 0,3 tot 8,6 millimeter (950-35 GHz; respectievelijk banden 10 tot 1). Band 2 opent een volledig nieuw venster van 67 tot 84 GHz, en breidt de beschikbare bandbreedte in het frequentiegebied van 84 tot 116 GHz, dat ook door band 3 wordt gedekt, uit.
Assemblage van een ALMA Band 2-ontvanger. Deze foto toont de koude-cartridge-assemblage voor een van de ALMA Band-2 ontvangers. Dit onderdeel van de ontvanger werkt op cryogene temperatuur, terwijl de warme behuizing op kamertemperatuur is. Band 2-ontvangers vangen signalen uit de ruimte op met frequenties tussen 67 en 116 GHz. (c) NOVA/ESO.
Interferometrie
Het eerste pre-productietype van de Band 2-ontvanger werd eerder dit jaar met succes geïnstalleerd en getest op een ALMA-antenne. Nu zijn een tweede en derde geïnstalleerd op twee andere ALMA-antennes, waardoor nu echte interferometrie mogelijk is: het meten van het interferentiepatroon dat ontstaat door de correlatie van meerdere signalen van een helder astronomisch object. Met het bereiken van deze mijlpaal hebben astronomen nu voor het eerst de signalen van meerdere antennes in Band 2 kunnen combineren. Naarmate meer ALMA-antennes worden uitgerust met Band 2-ontvangers, zal de beeldscherpte en de gevoeligheid toenemen, waardoor steeds nauwkeurigere waarnemingen van ons heelal kunnen worden gedaan.
NOVA-uitvoerend directeur Michiel Rodenhuis is blij met het succesvolle verloop van de eerste tests. “Na Band 9 en Band 5 draagt Nederland als ‘hofleverancier’ met de productie van de Band 2-ontvangers opnieuw bij aan het steeds gevoeliger worden van dit observatorium.”
Assemblage van een ALMA Band-2 ontvanger. Credit: NOVA/ESO
Stof en gas
ALMA Band 2 zal belangrijke metingen kunnen doen aan het koude interstellaire medium, het mengsel van stof en moleculair gas dat zich in de ruimte tussen de sterren bevindt en vorming van nieuwe sterren mogelijk maakt. Daarnaast zal ALMA ongekend gedetailleerd de eigenschappen van stof en moleculen kunnen bestuderen in een breed scala van objecten: van planeet-vormende schijven tot verre sterrenstelsels.
Dichter bij huis zullen de nieuwe ontvangers waarnemingen mogelijk maken van complexe organische moleculen in nabije sterrenstelsels, wat aanwijzingen geeft over hoe de voorwaarden voor het ontstaan van leven tot stand komen. Tegelijkertijd is Band 2 van belang om astronomen meer inzicht te geven in het planeetvormingsproces door de ligging van de ‘sneeuwlijn’ van koolstofmonoxide te bepalen. Dat is het gebied in een planeet-vormende schijf dat ver genoeg van de centrale is ster is verwijderd om gas te laten condenseren.
Samenwerking
De ontwikkeling van Band 2 werd geleid door ESO en er waren partners bij betrokken van de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), de Universiteit van Chili en diverse Europese instituten en industrieën. De productie van de ontvangers werd vervolgens uitgevoerd door een consortium dat bestond uit de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie, de Advanced Receiver Development-groep van de Chalmers Universiteit in Zweden en het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica.
Nu zal het team werken aan het optimaliseren van de prestaties van de preproductie-ontvangers, en vervolgens zal de volledige productie van de resterende ontvangers voor de 66 antennes worden opgestart. Daarmee wordt een nieuw tijdperk van waarnemingen voor ALMA ingeluid. In combinatie met aanvullende ALMA-upgrades die voor 2030 op het programma staan, zal de installatie van Band 2 een bandbreedte mogelijk maken die drieënhalf keer groter is dan wat de meeste huidige ALMA-ontvangers kunnen bereiken, waardoor waarnemingen aanzienlijk sneller kunnen worden gedaan. Bron: Astronomie.nl.
