ALMA illustration
En så kallad cryostat (t.v) finns i var och en av de 66 antennerna som utgör ALMA:  the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). i cryostaten sitter de mottagare som tar emot och skickar vidare radiosignalerna från rymden.​
​​Bilder: ESO. 

Ny teknik från Chalmers vidgar teleskopet ALMAs vyer

När jätteteleskopet ALMA  i Chile ska bli ännu effektivare i sina spaningar ut i Universum har två minst sagt kluriga uppdrag gått till Chalmers grupp för avancerad mottagarutveckling – GARD. Gruppen ska utveckla nya komponenter så att teleskopen ska kunna ta emot signaler i ett bredare spektrum än tidigare. 
– Det är superkänsliga komponenter för en kommande generation av mottagare, säger Victor Belitsky, som leder arbetet i GARD. 
Radioteleskopet ALMA (​Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) har 66 individuella parabolantenner på högplatån Chajnantor i Chile Atacamaöken som riktar sig synkroniserat ut mot rymden för att gemensamt fånga in extremt svaga signaler som kommer in på våglängder kring 1 mm, eller mellan 35 och 950 Gigahertz. I varje sådan antenn finns en mottagare som var och en fånga upp signaler inom ett visst antal frekvensomfång, så kallade band. GARD, gruppen för avancerad mottagarutveckling på Chalmers har tidigare tillverkat mottagarna till Band 5, (163-211 Gigahertz), som bland annat används för att leta efter vatten i universum (läs mer i nyheten "​Instrument från Chalmers ska se universums mest avlägsna delar"). 

Och nu har man fått sina svåraste uppdrag hittills. Uppdragsgivaren är ALMAs europeiska huvudorganisation, ESO, European Southern Observatory. 

– Vi har fått två uppdrag, som båda ska hjälpa till att göra ALMAs utvecklingsplan till verklighet: att i observationerna kunna täcka in fler s k spektrallinjer, alltså den strålning som kommer från molekyler runtom i Universum, säger Victor Belitsky. 

Det ena uppdraget bryter verkligen ny mark för ALMA, när Gard ska försöka koppla samman två av de befintliga mottagarna i antennerna. Det skulle göra det möjligt att observera i Band 6 och 7, ca 200-400 Gigahertz samtidigt, alltså i ett mycket större frekvensomfång än vad som varit möjligt tidigare. 

 
– Det blir en superbredbandig mottagare, något sådant har aldrig gjorts tidigare! Under en observation vill man ju få in data från ett så stort frekvensområde som möjligt. Med två band kan teleskopet observera förekomsten av fler olika molekyler och därmed få en bättre bild av vad som händer vid en given plats i Universum, säger Victor Belitsky. 

– Samtidigt ska vi inte kompromissa med signalernas kvalitet. All den avancerade teknik som redan finns på plats i mottagarna ska bibehållas och förbättras ytterligare, för att filtrera bort störande signaler och hantera spektrallinjerna på bästa möjliga sätt. 

Förutom att uppgraderingen kommer att förbättra observationerna för forskarna blir skillnaden också stor för det praktiska arbetet under observationer, då man inte kommer att behöva kalibrera om över hela frekvens bandet. 

Utvecklingen av radiomottagare har gått framåt under de 15 år som ALMA har varit i bruk, och det andra uppdraget som GARDgruppen har fått är att uppgradera och utvärdera en av huvudkomponenterna i teleskopens mottagare. Komponenten som kallas SIS-övergång omvandlar signalerna från jätte höga frekvens till så kallat mitten frekvens där konverteras signalerna vidare till data som forskarna kan tolka. Om antennerna är stora är komponenterna små, och SIS-övergångarna mäts i mikrometer, alltså tusendels millimeter! 

– De här uppdragen ingår i en strategisk satsning på utveckling som ESO gör, där man söker nya möjligheter och försöka förbättra ALMAs kapacitet. Och det är många små och stora frågor som vi måste få svar på innan vi kan säger att ”ja, vi kan lösa det här”. Men lösa det ska vi, säger Victor Belitsky. 

GARD – gruppen för avancerad mottagarutvec​k​ling​​​
Gruppen för avancerad mottagarutveckling återfinns på avdelningen Onsala rymdobservatorium, institutionen för rymd-, geo och miljövetenskap. Det är en forsknings- och ingenjörsgrupp som arbetar med instrumentering för terahertzteknik (https://www.chalmers.se/en/departments/see/research/OSO/gard/Pages/default.aspx). 
Forskningsverksamheten vid GARD är inriktad på supraledande elektronik, materialvetenskap och tunnfilmbehandling. Resultaten och erfarenheten från denna forskning främjar utveckling och byggande av toppmoderna instrument som används inom radioastronomi och miljövetenskap.
Expertisen som finns hos GARD gör det möjligt för gruppen att vara en aktiv deltagare för leverans av instrument och mottagarsystem till några av världens största radioastronomiteleskop såsom ALMA, APEX​ och Herschel​.

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Beläget på 5000 meters höjd på den karga ökenplatån Chajnantor i Chile är 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 institutioner för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. 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.

Spektrallinjer
Spektrallinjer är ljusa eller mörka linjer i spektrumet från en ljuskälla. De uppstår när elektronerna i ljuskällans (eller mellanliggande materias) atomer övergår från en energinivå till en annan. Eftersom dessa energinivåer (och skillnaden mellan dem) är fasta och specifika (diskreta) för varje enskilt ämne, kan spektrallinjerna användas för att identifiera vilket eller vilka ämnen som är inblandade. (Källa: Wikipedia). 

Sidansvarig Publicerad: on 17 mar 2021.