Atacama Large Millimeter Array
Atakamská velká milimetrová anténní soustava (anglicky Atacama Large Millimeter Array, někdy také přesněji Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array, zkratkou ALMA) 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]
| Atacama Large Millimeter Array | |
|---|---|
 Radioteleskopy ALMA v kompaktním uspořádání | |
| Organizace | Evropská jižní observatoř Národní vědecká nadace Národní ústav pro jadernou fúzi |
| Místo | Region Antofagasta |
| Stát | Chile |
| Souřadnice | 23°1′9,41″ j. š., 67°45′11,45″ z. d. |
| Nadmořská výška | 5 058,7 m n. m. |
| Webová stránka | https://www.almaobservatory.org/ |
| Teleskopy | radioteleskop |
 | |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
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) sloužící k sledování reliktního záření.
Charakteristika
editovat
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 umožňuje 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 či interferometrů (Plateau de Bure). ALMA je v této oblasti první přístroj s takto velkým množstvím antén a velikostí.
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 dvojice antén, jejichž signály se porovnávají. Ta se však přímo neměří, ale zjišťuje se kalibrací z pozorování nějakého známého objektu.[5]
Princip činnosti
editovatALMA 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
editovatRadioteleskopy byly sestavovány v Evropě, Severní Americe a východní Asii. Amerika a Evropa vyrobily 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
ALMA umožňuje 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 už v době, kdy byla ještě 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 třeba upravit současné představy o těchto discích.
Evropská centra
editovatHlavní evropské centrum ALMA (tzv. ALMA Regional Center, ARC) je umístěno v sídle ESO v německém Garchingu u Mnichova. Další regionální centra 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
editovatDosavadní 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 naskytla 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 tvorbu hvězd v blízkých i vzdálených galaxiích či studující centrální oblasti galaxií.[2]
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 měla být i laboratoř vysoce rozlišené milimetrové a submilimetrové spektroskopie, poskytující laboratorní podklady pro interpretaci mezihvězdných spektrálních čar.
V rámci výzkumu Slunce pak české centrum poskytuje podporu všem astronomům z Evropy a Chile.[8]
Historie
editovatVlastní 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 – všechny 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 ani 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
- 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 střediska ALMA 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]
- 2020 – u první mezihvězdné komety 2I/Borisov byl objeven neobvykle velký obsah oxidu uhelnatého v unikajících plynech[17]
- 2021 – byl objeven první disk hmoty kolem exoplanety, konkrétně planety PDS 70c obíhající hvězdu PDS 70 v souhvězdí Kentaura[18]
- 2022 – 29. října se ALMA stala terčem kybernetického útoku, který zasáhl i kritické provozní servery. Provoz se podařilo obnovit po 48 dnech.[19]
- 2023 – na jednotlivé antény začaly být instalovány přijímače pro tzv pásmo 2 (frekvence od 67 až 84 GHz), které je důležité pro měření chladného mezihvězdného prostředí, směsi prachu a molekulárního plynu, které podporuje vznik hvězd[20]
- 2024 – v blízké galaxii NGC 253 v souhvězdí Sochaře detekovala ALMA přes 100 druhů molekul – více než bylo do té doby celkem pozorováno v jiných galaxiích mimo Mléčnou dráhu[21]
Odkazy
editovatReference
editovat- ↑ V chilské poušti se za české účasti otevře největší kosmická observatoř světa [online]. Český rozhlas, 2013-03-13 [cit. 2013-03-14]. Dostupné online.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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 v archivu pořízeném dne 2018-11-01.
- ↑ SRBA, Jiří. ALMA objevila továrnu na komety [online]. Česká astronomická společnost, 2013-06-07 [cit. 2013-06-10]. Dostupné online.
- ↑ Zmrzlý Létající talíř [online]. Hvězdárna Valašské Meziříčí, 2013-02-04 [cit. 2016-02-22]. (ESO 004/16 tisková zpráva). Dostupné online.
- ↑ a b SUCHÁNEK. Čas 6:00 od začátku pořadu
- ↑ a b c Origins [online]. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), rev. 2017 [cit. 2018-04-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-04-02. (anglicky)
- ↑ MORKÝ, Karel. ALMA [online]. Česká astronomická společnost, 2002-10-26 [cit. 2016-02-22]. Dostupné online.[nedostupný zdroj]
- ↑ SRBA, Jiří. První záření pro 5. pásmo ALMA [online]. Česká astronomická společnost, 2016-12-22 [cit. 2016-12-27]. Dostupné online.
- ↑ SRBA, Jiří. ALMA začíná pozorovat Slunce [online]. Česká astronomická společnost, 2017-01-17 [cit. 2017-01-17]. Dostupné online.
- ↑ EHLEROVÁ, Soňa. Pokus o první obrázek černé díry: pokoušení nemožného [online]. Česká astronomická společnost, 2017-04-17 [cit. 2017-05-06]. Dostupné online.
- ↑ ALMA objevila ingredienci života v okolí mladé hvězdy podobné Slunci [online]. Evropská jižní observatoř, 2017-06-08 [cit. 2017-06-08]. Dostupné online.
- ↑ ALMA nalezla trojici vznikajících planet u nově zrozené hvězdy [online]. Evropská jižní observatoř, 2018-06-13 [cit. 2018-06-16]. Dostupné online.
- ↑ MARTINEK, František. ALMA odhalila nejsvítivější známou galaxii ve vesmíru [online]. Česká astronomická společnost, 2018-12-17 [cit. 2018-12-04]. Dostupné online.
- ↑ MARTINEK, František. Mezihvězdná kometa 2I/Borisov má neobvyklé složení [online]. Česká astronomická společnost, 2020-05–04 [cit. 2018-05-09]. Dostupné online.
- ↑ Astronomové poprvé spolehlivě zaznamenali disk hmoty umožňující vznik měsíců kolem extrasolární planety [online]. Evropská jižní observatoř, 2021-07-22 [cit. 2021-09-06]. Dostupné online.
- ↑ ALMA Successfully Restarted Observations [online]. Evropská jižní observatoř, 2022-12-19 [cit. 2023-02-26]. Dostupné online.
- ↑ New ALMA receivers that will probe our cosmic origins successfully tested [online]. Evropská jižní observatoř, 2023-08-14 [cit. 2023-08-16]. Dostupné online.
- ↑ ALMA Detects Over One Hundred Molecular Species in Nearby Starburst Galaxy. www.sci.news [online]. Sci.News, 2024-04-02 [cit. 2024-04-05]. Dostupné online.
Externí odkazy
editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu Atacama Large Millimeter Array na Wikimedia Commons - Oficiální stránky (anglicky)
- Oficiální stránky českého centra (anglicky)
- PAROULKOVÁ, Veronika; ČIHÁK, Ondřej. Observatoř ALMA otevřela nové okno od vesmíru, říká astronom Miroslav Bárta [online]. Český rozhlas Plus, 2018-03-26 [cit. 2018-04-01]. (Magazín Leonardo). Dostupné online.
