Galaxkollisionen Arp 220 enligt Alma (rött) och Hubbleteleskopet (blått och grönt). 

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA och Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

På jakt efter universums vatten: Första ljuset för Alma:s nya mottagare

​Teleskopet Alma börjar nu observera i en ny del av det elektromagnetiska spektrumet – med hjälp av spetsteknik från Chalmers. Nya mottagare, känsliga för radiovågor med våglängd på 1,4-1,8 millimeter, gör det möjligt för teleskopet att upptäcka spår av vatten i vår del av universum. 
Alma observerar radiovågor från universum i lågenergi-delen av det elektromagnetiska spektrumet. Med dess nyligen installerade Band 5-mottagarna har ALMA nu öppnat ögonen för en helt ny del av radiospektrumet.
Det skapar spännande nya observationsmöjligheter, menar Leonardo Testi, vetenskaplig ledare för det europeiska Alma-programmet.

– De nya mottagarna kommer att göra det mycket lättare att spåra vatten, som är en förutsättning för liv som vi känner det, både i vårt solsystem, i vår galax mer avlägsna områden och längre bort. De kommer också att göra det möjligt för Alma att leta efter joniserat kol i det unga universum.

Det är Alma:s unika läge på 5000 meters höjd på den karga Chajnantorplatån i Chile som gör sådana observationer möjliga över huvud taget. På grund av att vatten också finns i jordens atmosfär har observatorier på lägre höjd och i fuktigare miljöer svårigheter med att identifiera ursprunget till strålningen från rymden. Tack vare Alma:s känslighet och höga vinkelupplösning kan till och med svaga signaler från vatten i vårt närområde i universum avbildas vid dessa våglängder. I det här våglängdsspannet ligger ett viktigt spektroskopiskt tecken på vatten – vid våglängden 1,64 millimeter. 

Mottagaren för Band 5, som utvecklades av Gruppen för avancerad mottagarutveckling (GARD) vid Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola, Sverige, har redan testats vid teleskopet Apex i instrumentet Sepia

De första mottagarna till Alma byggdes och levererades till Alma under det första halvåret 2015 av ett konsortium som består av NOVA (Nederländernas forskarskola för astronomi) och GARD i partnerskap med National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som bidrog till projektet med  oscillatorkällan. Mottagarna är nu installerade och förbereds för användning av världens astronomer.

För att testa de nyinstallerade mottagarna gjordes observationer av flera källor, bland dem det kolliderande galaxparet Arp 220. Man observerade även ett område i närheten av Vintergatans mitt där många stjärnor bildas samtidigt, och en dammig röd superjättestjärna som inom inte alltför lång tid kommer att explodera som en supernova. Observationerna möjliggjordes och genomfördes av Alma:s team för utökade förmågor i Chile.

För att bearbeta mätningarna och kontrollera deras kvalitet samlades specialister från ESO och nätverket European Alma Regional Centre (ARC) vid Onsala rymdobservatorium för en särskild arbetsvecka under rubriken "Band 5 Busy Week" med ARC-noden i Norden som värd. Slutprodukterna har nu gjorts fritt tillgängliga för världens alla astronomer.

Robert Laing vid ESO, medlem i teamet bakom Band 5, ser med tillförsikt mot Alma:s möjligheter nu när de nya mottagarna är i drift.

– Det är riktigt spännande att se dessa första mätningar från Band 5, som är gjorda med en begränsad mängd antenner. I framtiden kommer den känslighet och vinkelupplösning som är möjlig med hela Alma att göra det möjligt för oss att detaljstudera vatten i en mängd olika objekt, bland annat nybildade och äldre stjärnor, det interstellära mediet och områdena kring supertunga svarta hål, säger han.

Samtidigt som mottagarna installerats på Alma och Apex är andra med ursprung hos GARD på väg till andra teleskopprojekt, bland dem japanska ASTE och argentinsk-brasilianska LLAMA. För Victor Belitsky, som lett arbetet på Onsala rymdobservatorium och Chalmers med Band 5, är detta ett stolt ögonblick.

– Med “Första ljuset” för Band 5 får astronomer ett nytt sätt att upptäcka universum. Vårt arbete har varit en fantastisk resa med många spännande moment, från den första designen, tillverkning i Chalmers renrum, integrering av komponenter med terahertz-optik och cryoteknik, fram till att hela systemet installerats i världens mest avancerade radioteleskop, säger han.


Bilder:

1 (överst). Galaxkollisionen Arp 220 enligt Hubbleteleskopet och Alma Band 5. Här har mätningarna från Alma (i rött) kombinerats med en bild från rymdteleskop Hubble (blått/grönt). För Hubble ligger det mesta av ljuset från det dramatiska galaxparet dolt bakom mörka moln av stoft och damm. Alma:s observationer i Band 5 ger en helt annan bild av Arp 220. Dess berömda dubbla kärna, osynlig för Hubble, är galaxkomplexets med råge ljusaste ställe. Den ljusstarka strålningen från vatten och andra molekyler hos det tätpackade paret i mitten kommer att ge astronomer nya insikter i både stjärnbildning och andra processer i denna unika miljö. Högupplöst bild finns hos ESO.
Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA och Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

2. En Band 5-mottagare för Alma i labbet. Högupplöst bild finns hos ESO.
Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Tabilo

3. En Band 5-mottagare för Alma testas av GARD-ingenjören Mathias Fredrixon. Högupplöst bild finns hos ESO.​
Foto: Onsala rymdobservatorium/A. Pavolotsky

4. Alma består av 66 antenner som tillsammans studerar universum i ljus med våglängd runt en millimeter. Högupplöst bild finns hos ESO.​​
Foto: ESO/C. Malin

Mer om mätningarna och mottagarna

I ESO:s team för vetenskaplig test av Band 5 ingår: Elizabeth Humphreys, Tony Mroczkowski, Robert Laing, Katharina Immer, Hau-Yu (Baobab) Liu, Andy Biggs, Gianni Marconi och Leonardo Testi. I teamet som arbetade med att bearbeta mätningarna ingick Tobia Carozzi, Simon Casey, Sabine Koenig, Matthias Maercker, Ivan Marti-Vidal, Sebastien Muller, Daniel Tafoya och Wouter Vlemmings (alla vid Onsala rymdobservatorium och Institutionen för rymd- och geovetenskap vid Chalmers, Sverige) samt Ana Lopez-Sepulcre, Lydia Moser och Anita Richards.

Läs mer om Band 5 på Alma och Sepia på Apex i vår artikel Teleskop redo att upptäcka vatten i rymden – med teknik från Sverige:

Mer om Alma och Onsala rymdobservatorium

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan ESO (Europeiska sydobservatoriet), i vilket Sverige är ett av 15 medlemsländer, National Science Foundation i USA och Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. ALMA stöds av ESO åt dess medlemsländer, av NSF i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) och Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Koreas Institut för astronomi och rymdforskning (KASI).

Chalmers och Onsala rymdobservatorium har varit med sedan starten och bland annat byggt mottagare till Alma. Vid Onsala rymdobservatorium finns Nordic Alma Regional Centre som tillhandahåller teknisk expertis om Alma och som hjälper nordiska astronomer att använda teleskopet.

Kontakter:
 
Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, tel: 031-772 5500 eller 070 493 3114, robert.cumming@chalmers.se.
 
Victor Belitsky, professor i radio- och rymdvetenskap vid Chalmers, ledare för Gruppen för avancerad mottagarutveckling vid Onsala rymdobservatorium och Chalmers, 031-772 1893, victor.belitsky@chalmers.se


Sidansvarig Publicerad: on 21 dec 2016.