Atacama Large Millimeter Array

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Atacama Large Millimeter Array
Radioteleskopy ALMA v kompaktním uspořádání
Radioteleskopy ALMA v kompaktním uspořádání
Organizace Evropská jižní observatoř
Národní vědecká nadace
National Institutes of Natural Sciences, Japan
Místo Region Antofagasta
Stát Chile
Souřadnice
Nadmořská výška 5 058,7 m n. m.
Webová stránka http://www.almaobservatory.org/
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Atakamská velká milimetrová anténní soustava (ALMA) (anglicky Atacama Large Millimeter Array, někdy také přesněji Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) je soustava 66 radioteleskopů vystavěných na plošině Chajnantor v severním Chile ve výšce 5040 m n. m. Je určena k výzkumu jak nejvzdálenějšího vesmíru, tak i našeho Slunce.[1]

Jde o největší astronomický přístroj začátku 21. století, který vznikl partnerstvím Evropy (Evropská jižní observatoř – ESO), Severní Ameriky (National Radio Astronomy Observatory – NRAO ) a východní Asie (především Japonsko: National Astronomical Observatory of Japan – NAOJ) ve spolupráci s Chile. V principu se jedná o interferometr sestávající ze 66 radioteleskopů o průměru 12 a 7 metrů schopných pozorovat vesmír na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách. S rozpočtem 1,5 miliardy amerických dolarů jde o nejambicióznější pozemský astronomický přístroj 10. let 21. století.[2] ALMA začala provádět vědecká pozorování v druhé polovině roku 2011 a slavnostně byl provoz spuštěn 13. března 2013.[3]

ALMA je hlavní součástí Observatoře Chajnantor. Další je APEX (Atacama Pathfinder Experiment), samostatně pracující radioteleskop o stejném průměru, a Atacama Cosmology Telescope (ACT) k sledování reliktního záření.

Charakteristika[editovat | editovat zdroj]

Otto – transportér antén ALMA

ALMA sestává ze 66 radioteleskopů citlivých na vlnových délkách od 0,3 do 9,6 mm.[4] V březnu 2013 při slavnostním uvedení celého zařízení do provozu bylo dokončeno 56 antén.

Antény se mohou pohybovat po písečné planině do vzdáleností od 150 m do 16 km,[3] což umožní soustavě ALMA zaměřovat různé zdroje radiového záření ve vesmíru podobně jako to dělá VLA v Novém Mexiku v USA. Vysoká citlivost přístroje je dána především velkým počtem antén zapojených do soustavy.

ALMA s celkovou plochou antén 6 500 m² není největší soustavou radioteleskopů - překonává ji např. zmíněná severoamerická VLA nebo jihoafrický MeerKAT. Je však absolutně největším přístrojem schopným pozorovat vesmír v milimetrových a především submilimetrových vlnových délkách. Dříve pro tuto vlnovou oblast existovalo jen několik spíše menších antén: radioteleskop James Clerk Maxwell Telescope nebo síť radioteleskopů Submillimeter Array a IRAM nebo interferometrů (Plateau de Bure). ALMA je v této oblasti první přístroj s tímto množstvím antén a velikostí.

Superpočítač (korelátor) v centru

Rozlišení interferometru ALMA je až desetkrát vyšší než u Hubbleova kosmického dalekohledu. Kvůli dosažení co nejlepších výsledků pozorování musí být celý systém synchronizován s přesností 10−12 sekundy a tvar antén, které odrážejí sledovaný signál, se nesmí od ideálního parabolického tvaru lišit o více než 20 mikrometrů.[4] Ještě větší přesnost (jednotky mikrometrů) je pak požadována pro znalost vzájemné polohy dvojce antén, jejichž signály se porovnávají. Ta se však přímo neměří, ale zjišťuje se kalibrací z pozorování nějakého známého objektu.[5]

Princip činnosti[editovat | editovat zdroj]

ALMA pracuje jinak než podobné radioteleskopy. Ve svém řídícím centru má superpočítač (korelátor), který „sčítá“ a porovnává signály z jednotlivých antén a vytvoří tak přesný obraz zkoumané oblasti.[4] Při měření se využívají signály ze dvou radioteleskopů, které se pomocí korelátoru vzájemně porovnávají. Přidání dalších dvojic radioteleskopů pak zlepšuje především prostorové rozlišení.[5]

Obvykle se nepoužívá všech 66 antén dohromady, ale samostatný program mají malé antény a samostatný větší. Často také několik větších antén působí ještě zvlášť jako jeden velký radioteleskop.

Výroba radioteleskopů[editovat | editovat zdroj]

Radioteleskopy byly sestavovány v Evropě, Severní Americe a východní Asii. Amerika a Evropa vyrobila po 25 radioteleskopech o průměru 12 metrů, které tvoří základní síť radioteleskopů. Ve východní Asii vzniklo 16 antén (4 o průměru 12 metrů a 12 o průměru 7 metrů), pomocí nichž se vytváří rozšířená verze soustavy antén ALMA.

Vědecké objevy[editovat | editovat zdroj]

Protoplanetární disk kolem hvězdy TW Hydrae objevený radioteleskopy ALMA

ALMA umožní pohled do chladných oblastí vesmíru. Očekává se, že vědcům poskytne informace o vzniku hvězd v raném vesmíru a že zobrazí velké detaily hvězd a planet ve fázi jejich vzniku.[4]

První vědecké objevy poskytla ALMA ještě v době, kdy byla ve výstavbě. V měřeních konaných v letech 2011–2012 byla poprvé pozorována tzv. prachová past – místo, kde se shlukují částice prachoplynného disku.[6] K pozorování bylo použito tzv. 9. pásmo (ALMA Band 9), což je rozsah vlnových délek v rozmezí 0,4 až 0,5 milimetru. V tomto módu má teleskop nejvyšší rozlišení.

V roce 2016 byly zveřejněny výsledky pozorování objektu Létající talíř v souhvězdí Hadonoše. Radioteleskop ALMA ve spolupráci s 30metrovým radioteleskopem IRAM ve Španělsku vůbec poprvé změřil teplotu velkých prachových částic ve vnější oblasti protoplanetárního disku kolem mladé hvězdy.[7] Naměřená hodnota -266 °C (tj. 7 K) je o 15–20 stupňů nižší, než se očekávalo, což podle autorů projektu naznačuje, že bude potřeba upravit současné představy o těchto discích.

Evropská centra[editovat | editovat zdroj]

Hlavní evropské centrum ALMA (tzv. ALMA Regional Center, ARC) je umístěno v sídle ESO v německém Garchingu u Mnichova. Další ARC pak existují v USA a v Japonsku.

Spolu s evropským centrem existuje v Evropě i síť menších „národních“ center: Bonn-Bochum-Cologne (Německo), IRAM (Francie, Německo, Španělsko), Bologna (Itálie), Leiden (Nizozemsko), Ondřejov (střední a východní Evropa), Onsala (Dánsko, Švédsko, Finsko) a Manchester (Velká Británie), která vzájemně úzce spolupracují. Oficiálně se označují jako uzly (anglicky node) a každé z nich se specializuje na určitou vědeckou problematiku.

České centrum[editovat | editovat zdroj]

Dosavadní evropská síť regionálních center se rozhodnutím ESO v roce 2009 rozšířila o české středisko, které vzniklo v Astronomickém ústavu AV ČR v Ondřejově. Na jeho fungování se podílí také Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Univerzita Karlova v Praze a Masarykova univerzita v Brně.[2]

Podobně jako ostatní centra evropské sítě ARC má i to české svou specializaci – zaměřuje na především na sluneční fyziku. Ve vlastní vědecké činnosti se pracovníci centra zabývají z pohledu milimetrové astronomie zejména následujícími tématy: struktura sluneční chromosféry a tzv. přechodové oblasti na Slunci, vznik slunečních protuberancí a filamentů a studium sluneční konvekce (jako společný projekt ALMA s 1,5m slunečním dalekohledem GREGOR budovaným na Kanárských ostrovech, na kterém se Astronomický ústav AV ČR rovněž podílí).

Centrum v Ondřejově se začalo připravovat hned po vstupu České republiky do ESO. V Česku byla již dříve tradice v zkoumání Slunce, které se zde pozorovalo na centimetrových a decimetrových vlnách, ale po přistoupení k ESO se nabídla možnost jej sledovat pomocí radioteleskopů ALMA i na kratších vlnových délkách.

Dalším zaměřením českého centra je molekulární spektroskopie s vysokým rozlišením, extra-galaktická a relativistická astrofyzika. Centrum poskytuje podporu při interpretaci molekulárních spektrálních čar z chladných temných oblaků a difúzního mezihvězdného prostředí, podporuje projekty studující tvorba hvězd v blízkých i vzdálených galaxiích či studium centrálních oblastí galaxií.[2]

Poskytování podpory[editovat | editovat zdroj]

Základním posláním ondřejovského ALMA centra v rámci sítě ARC je poskytování uživatelské podpory pozorovatelům z regionu střední a východní Evropy, zejména z Polska, Slovenska a Maďarska, které ještě nejsou členy ESO.[2] Hlavním obsahem této podpory je pomoc při přípravě projektu, po skončení měření pak dodání výsledků ve formě hodnot a grafů (prvotním výstupem radioteleskopů ALMA je porovnání hodnot napětí).[8] Součástí českého centra bude i laboratoř vysoce rozlišené milimetrové a submilimetrové spektroskopie, která bude poskytovat laboratorní podklady pro interpretaci mezihvězdných spektrálních čar.

V rámci výzkumu Slunce pak české centrum poskytuje podporu všem astronomům z Evropy a Chile.[8]

Historie[editovat | editovat zdroj]

Vlastní stavba soustavy radioteleskopů začala v roce 2004, ale dlouho před tím začaly hlavní světové astronomické organizace připravovat velké soustavy radioteleskopů pracujících na milimetrových vlnách[9] (do té doby bylo pro tuto oblast k dispozici jen několik malých zařízení – všechna velké soustavy jako severoamerická Very Large Array pracují na centimetrových a delších vlnách). National Radio Astronomy Observatory (NRAO) v USA plánovala projekt Millimeter Array (MMA), který měl sestávat z 40 antén o průměru 8 m. Evropská jižní observatoř (ESO) navrhovala Large Southern Array (LSA) – 50 větších 16m radioteleskopů. Japonská National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) začala s projektem Large Millimeter/Submillimeter Array (LMSA), který měl zahrnovat podobný počet 10metrových antén, které by však byly schopny přijímat i submilimetrové vlny.

Brzy však bylo zřejmé, že výstavba podobného zařízení není ve finančních i dalších možnostech jedné organizace.[9] Proto se tyto tři instituce rozhodly spojit a začaly hledat na Havajských ostrovech, v Novém Mexiku (USA), ve Francii a v severní Africe vhodné místo k postavení této observatoře. V roce 1995 byly zkoumány i vysokohorské plošiny v severním Chile, které se ukázaly jako nejvýhodnější.

V roce 1999 podepsaly americká a evropská strana Memorandum o porozumění, ke kterému o dva roky později přistoupila i japonská organizace.

Časový harmonogram[editovat | editovat zdroj]

První dvě antény v listopadu 2009
Detekce methylisokyanátu v roce 2017
  • 1995 – průzkum pozorovacích podmínek v Chile
  • 1998 – začátek první fáze, návrhy projektu
  • 1999 – podpis dohody o spolupráci mezi evropskou a severoamerickou stranou
  • 2002 – podpis dohody mezi ESO a chilskou vládou[10]
  • 2003 – slavnostní položení základního kamene observatoře,[9] testování prvního prototypu antény
  • 2004 – otevření ALMA střediska v Santiagu de Chile
  • 2005 – začátek zemních prací v místě anténního systému
  • 2006 – podpis dohody s Japonskem
  • 2007 – doprava první antény do Chile
  • 2011 – fáze prvních vědeckých experimentů s 12 anténami (30. září)[3]
  • 2013 – slavnostní uvedení do provozu (13. března)[3]
  • 2014 – zahájení druhé úvodní fáze, tentokrát již s většinou antén
  • 2016 – do antén instalovány přijímače schopné zachytit záření na vlnových délkách 1,4 až 1,8 mm[11]
  • 2017 – první pozorování Slunce[12]
  • 2017 – ALMA se zapojila do mezinárodního projektu pokoušejícího se zobrazit horizont událostí supermasivní černé díry[13]
  • 2017 – radioteleskopy identifikovaly – poprvé u protohvězd slunečního typu – sloučeninu methylisokyanát, která je považována za jeden z prekurzorů života ve vesmíru.[14]
  • 2018 – ALMA poprvé objevila protoplanety; použila k tomu metodu hledání turbulentního pohybu oxidu uhelnatého v prachoplynném disku kolem mladé hvězdy.[15]
  • 2018 – v infračerveném světle byla objevena nejsvítivější galaxie ve vesmíru: W2246-0526.[16]
Radioteleskopy v noci

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. V chilské poušti se za české účasti otevře největší kosmická observatoř světa [online]. Český rozhlas, 2013-03-13 [cit. 2013-03-14]. Dostupné online. 
  2. a b c d SOBOTKA, Petr. Přímý přenos z inaugurace dalekohledu ALMA [online]. Česká astronomická společnost, 2013-03-13 [cit. 2013-03-14]. Dostupné online. 
  3. a b c d Chile otevřelo největší observatoř světa. Vesmír zachytí lépe než Hubble [online]. iDnes.cz, 2013-03-13 [cit. 2013-03-13]. Dostupné online. 
  4. a b c d V Chile otevřeli největší astronomickou observatoř světa ALMA [online]. České noviny, ČTK, 2013-03-13 [cit. 2013-03-13]. Kapitola ALMA umožní hledat odpovědi na otázky o počátku vesmíru. Základní informace a zajímavosti o Atakamské velké milimetrové/submilimetrové anténní soustavě (ALMA). Dostupné online. 
  5. a b SUCHÁNEK, Jindřich. Hlubinami vesmíru s dr. Miroslavem Bártou 1. díl [online]. TV Noe, 2018-04-04 [cit. 2018-10-31]. (Hlubinami vesmíru). Čas 10:00 od začátku pořadu. Dále jen SUCHÁNEK. Dostupné online. 
  6. SRBA, Jiří. ALMA objevila továrnu na komety [online]. Česká astronomická společnost, 2013-06-07 [cit. 2013-06-10]. Dostupné online. 
  7. Zmrzlý Létající talíř [online]. Hvězdárna Valašské Meziříčí, 2013-02-04 [cit. 2016-02-22]. (ESO 004/16 tisková zpráva). Dostupné online. 
  8. a b SUCHÁNEK. Čas 6:00 od začátku pořadu
  9. a b c Origins [online]. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), rev. 2017 [cit. 2018-04-01]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. MORKÝ, Karel. ALMA [online]. Česká astronomická společnost, 2002-10-26 [cit. 2016-02-22]. Dostupné online. 
  11. SRBA, Jiří. První záření pro 5. pásmo ALMA [online]. Česká astronomická společnost, 2016-12-22 [cit. 2016-12-27]. Dostupné online. 
  12. SRBA, Jiří. ALMA začíná pozorovat Slunce [online]. Česká astronomická společnost, 2017-01-17 [cit. 2017-01-17]. Dostupné online. 
  13. EHLEROVÁ, Soňa. Pokus o první obrázek černé díry: pokoušení nemožného [online]. Česká astronomická společnost, 2017-04-17 [cit. 2017-05-06]. Dostupné online. 
  14. ALMA objevila ingredienci života v okolí mladé hvězdy podobné Slunci [online]. Evropská jižní observatoř, 2017-06-08 [cit. 2017-06-08]. Dostupné online. 
  15. ALMA nalezla trojici vznikajících planet u nově zrozené hvězdy [online]. Evropská jižní observatoř, 2018-06-13 [cit. 2018-06-16]. Dostupné online. 
  16. MARTINEK, František. ALMA odhalila nejsvítivější známou galaxii ve vesmíru [online]. Česká astronomická společnost, 2018-12-17 [cit. 2018-12-04]. Dostupné online. 

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]