Persbericht

ALMA opent zijn ogen

De krachtigste millimeter/submillimetertelescoop ter wereld opent zijn deuren en maakt zijn eerste opname

3 oktober 2011

De meest complexe sterrenwacht ter wereld, de nog in aanbouw zijnde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), is officieel door astronomen in gebruik genomen. De eerste vrijgegeven opname geeft een beeld van het heelal zoals dat met normale en infraroodtelescopen niet te zien is. Duizenden wetenschappers van over de hele wereld hebben met elkaar gewedijverd om bij de eerste onderzoekers te horen die met dit nieuwe astronomische instrument de donkerste, koudste, verste en best verborgen geheimen van de kosmos mogen onderzoeken.

Momenteel is ongeveer een derde van de 66 radioantennes waaruit ALMA uiteindelijk zal bestaan gereed. Deze staan verspreid over een afstand van maximaal 125 meter op de Chajnantor-hoogvlakte in het noorden van Chili, vijfduizend meter boven zeeniveau. Pas in een later stadium zal het verspreidingsgebied worden uitgebreid tot maximaal zestien kilometer. Maar nu al is ALMA de beste telescoop in zijn soort, wat verklaart waarom zo buitengewoon veel astronomen een verzoek om waarnemingstijd hebben ingediend.

"Zelfs in dit zeer vroege stadium presteert ALMA al beter dan alle andere submillimeterarrays. Het bereiken van deze mijlpaal is een eerbetoon aan de inspanningen die de vele wetenschappers en technici van de ALMA-partnerregio’s zich hebben getroost om dit mogelijk te maken", zegt Tim de Zeeuw, algemeen directeur van ESO, de Europese ALMA-partner.

ALMA ontvangt millimeter- en submillimetergolven uit het heelal – straling met golflengten die ruwweg duizend keer zo lang zijn als die van zichtbaar licht. Deze lange golflengten stellen astronomen in staat om extreem koude objecten in de ruimte te onderzoeken, zoals de dichte wolken van kosmisch stof en gas waaruit sterren en planeten ontstaan. Ook kunnen met ALMA zeer verre objecten in het jonge heelal worden waargenomen.

ALMA verschilt sterk van gewone en infraroodtelescopen. Het is een opstelling van onderling verbonden schotelantennes die als één grote telescoop fungeren. Doordat de waargenomen straling veel langgolviger is dan zichtbaar licht, zien de beelden die ALMA maakt er heel anders uit dan de vertrouwde fotografische opnamen van de kosmos.

In voorbereiding op de eerste ronde van wetenschappelijke waarnemingen, de zogeheten Early Science-fase, is het ALMA-team de afgelopen maanden druk bezig geweest met het testen van de systemen van de nog onvoltooide sterrenwacht. Een van de resultaten van die tests is de eerste ALMA-opname die wordt gepubliceerd. De meeste waarnemingen die werden gebruikt om deze opname van de zogeheten Antennestelsels te maken, zijn met slechts twaalf antennes tegelijk gedaan – veel minder dan er zullen worden ingezet bij de eerste wetenschappelijke waarnemingen, waarbij de afstanden tussen de antennes bovendien veel verder groter zullen zijn. Door deze beperkingen moet de nieuwe opname vooral als een voorproefje worden gezien. Naarmate het aantal beschikbare antennes stijgt en hun onderlinge afstanden worden vergroot, zal de scherpte, gevoeligheid en kwaliteit van de ALMA-waarnemingen sterk toenemen [1].

De Antennestelsels zijn twee vervormde sterrenstelsels die met elkaar in botsing zijn. Waar we op zichtbare golflengten de sterren van beide stelsels zien, toont ALMA ons iets wat in zichtbaar licht niet waarneembaar is: de wolken van dicht, koud gas waaruit nieuwe sterren ontstaan [2]. Dit is de beste submillimeter-opname die ooit van deze stelsels is gemaakt.

Niet alleen in de kernen van de beide sterrenstelsels zijn sterke gasconcentraties te zien, ook in het chaotische gebied waar ze elkaar treffen. Hier bevindt zich een gasvoorraad van miljarden zonsmassa’s – een rijk reservoir van materiaal voor toekomstige generaties van sterren. Waarnemingen als deze openen een nieuw venster op het submillimeter-heelal en geven meer inzicht in het verband tussen intergalactische botsingen en de vorming van nieuwe sterren. Dit is slechts een van de voorbeelden van hoe ALMA ons aspecten van het heelal kan laten zien die niet waarneembaar zijn met gewone en infraroodtelescopen.

In deze eerste Early Science-fase van ALMA, die negen maanden duurt, was ruimte voor een honderdtal projecten. De afgelopen maanden hebben gretige astronomen van over de hele wereld echter ruim negenhonderd waarnemingsvoorstellen ingediend. Zo’n negenvoudige overtekening is ongekend voor een nieuwe telescoop. De geselecteerde projecten zijn uitgekozen op basis van hun wetenschappelijke merites, hun regionale diversiteit en hun relevantie voor de belangrijkste wetenschappelijke doelstellingen van ALMA.

"We zijn getuige van een historisch moment in de geschiedenis van de wetenschap in het algemeen en het astronomische onderzoek in het bijzonder, en zelfs in de geschiedenis van de mensheid", zegt Thijs de Graauw, directeur van ALMA.

Een van de projecten die voor ALMA’s Early Science-fase zijn geselecteerd, is dat van David Wilner van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts (VS). "Mijn team jaagt op de bouwstenen van zonnestelsels, en ALMA is bij uitstek geschikt om deze vinden", zegt Wilner.

Het doelwit van zijn team is AU Microscopii, een 33 lichtjaar verre ster die nog maar één procent van de leeftijd van onze zon heeft bereikt. ‘We zullen ALMA gebruiken om de ‘geboortegordel’ van planetesimalen in beeld te brengen die, naar we vermoeden, om deze jonge ster cirkelen. Alleen met ALMA maken we een kans om de samenklonteringen in een stofgordel te ontdekken, die het bestaan van onzichtbare planeten kunnen verraden.’ Wilner en zijn team zullen hun gegevens delen met een Europees team dat eveneens een verzoek heeft ingediend om deze nabije, door stof omringde ster met ALMA te onderzoeken.

Een speurtocht naar leefbare planeten rond andere sterren begint vaak met de jacht op water in die verre zonnestelsels. Puinschijven – de zwermen van stof, gas en gesteenten rond sterren – bevatten vermoedelijk ook brokken ijs die uit bevroren water, gas en mogelijk zelfs organische moleculen bestaan – de chemische bouwstenen van het leven.

Het team van Simon Casassus van de Universiteit van Chili zal ALMA gebruiken om de schijf van gas en stof rond HD142527, een jonge ster op een afstand van 400 lichtjaar, te onderzoeken. "In de stofschijf rond deze ster is een zeer brede lege gordel te zien, die mogelijk is schoongeveegd door reuzenplaneten-in-wording", zegt Casassus. "Buiten de gordel bevat deze schijf genoeg gas voor een tiental planeten ter grootte van Jupiter. In de gordel zelf zou de vorming van een grote gasplaneet bezig kunnen zijn, als daar gasmateriaal beschikbaar is." De ALMA-waarnemingen zullen worden gebruikt om de massa en de fysische omstandigheden van het gas in de gordel te meten. "ALMA biedt ons dus de kans om de planeetvorming, of de directe nasleep daarvan, te observeren", aldus Casassus.

Verder weg, 26.000 lichtjaar van ons vandaan in het centrum van ons Melkwegstelsel, bevindt zich Sagittarius A*, een superzwaar zwart gaat dat vier miljoen keer zoveel massa bevat als onze zon. Het zicht op dit object wordt door gas en stof aan onze optische telescopen onttrokken. ALMA kan echter door deze galactische mist heen kijken en ons een intrigerende blik op Sagittarius A* bieden.

Heino Falcke, astronoom aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, zegt: "ALMA zal ons de lichtflitsen laten zien die uit de omgeving van dit superzware zwarte gat komen, en opnamen maken van het gas dat in de greep is van zijn immense aantrekkingskracht. Dat stelt ons in staat om de slordige eetgewoonten van dit monster te bestuderen. We vermoeden dat een deel van het gas met bijna de snelheid van het licht aan zijn greep ontsnapt."

Net als de zwarte contouren in het kleurboek van een kind markeren kosmisch stof en koud gas structuren binnen sterrenstelsels, zelfs als we die sterrenstelsels niet duidelijk kunnen zien. Aan de grenzen van het voor ons waarneembare heelal bevinden zich de mysterieuze starburst-stelsels – heldere eilanden in een verder rustig en donker heelal. ALMA zal daar gaan jagen op sporen van koud gas en stof die teruggaan tot een paar honderd miljoen jaar na de oerknal, een tijd die astronomen de ‘kosmische dageraad’ noemen.

Masami Ouchi van de Universiteit van Tokio (Japan) zal ALMA gebruiken om waarnemingen te doen van Himiko, een zeer ver sterrenstelsel dat op jaarbasis zeker honderd zonsmassa’s aan nieuwe sterren produceert en door een kolossale heldere nevel is omgeven. "Andere telescopen kunnen ons niet laten zien waarom Himiko zo helder is en hoe hij zo’n grote, hete nevel heeft kunnen ontwikkelen, terwijl het hem omringende heelal zo rustig en donker is", zegt Ouchi. "ALMA kan ons het koude gas diep in Himiko’s stervormingsnevel tonen, wat een indruk geeft van de bewegingen en activiteiten die zich daarbinnen afspelen. Dan zullen we eindelijk zien hoe de vorming van sterrenstelsels tijdens de kosmische dageraad is begonnen."

Tijdens de Early Science-waarnemingen zal hoog op de afgelegen Chajnantor-hoogvlakte in de dorre Atacamawoestijn in de Chileense Andes gewoon worden doorgewerkt aan ALMA. Stuk voor stuk zullen er nieuwe klimaatbestendige antennes worden toegevoegd, die via glasvezelkabels met de array worden verbonden. De beelden van elke verre antenne worden door een van de snelste voor dit speciale doel ontworpen supercomputers tot één groot beeld samengevoegd. Deze ALMA-correlator kan 17 biljard [3] bewerkingen per seconde uitvoeren.

In 2013 zal ALMA bestaan uit 66 uiterst precieze millimeter/submillimeter-schotelantennes, verspreid over een maximaal zestien kilometer groot gebied, die als één telescoop zullen samenwerken. De schotelantennes zijn gebouwd door ALMA’s multinationale partners in Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië.

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO),  in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS, in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC) en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA wordt namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI) en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De Joint ALMA Observatory (JAO) voorziet in de gezamenlijke leiding van de bouw, de commissioning en het beheer van ALMA.

Noten

[1] De beeldkwaliteit van een interferometrische telescoop zoals ALMA hangt af van zowel de afstanden tussen de antennes als het aantal antennes. Grotere onderlinge afstanden geven scherpere beelden, en als meer antennes samenwerken kunnen gedetailleerdere beelden worden gemaakt. Meer informatie over ALMA en interferometrie is te vinden op: http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/interferometry.html

[2] De waarnemingen zijn gedaan op specifieke millimeter- en submillimetergolflengten, die zijn afgestemd op de detectie van koolmonoxidemoleculen in anderszins onzichtbare waterstofwolken waarin nieuwe sterren ontstaan.

[3] 1,7x10¹⁶ bewerkingen per seconde.

Meer informatie

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste sterrenkundige project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• ESO’s ALMA-webpagina’s
• Foto’s van ALMA
• JAO’s ALMA-webpagina’s
• NRAO’s ALMA-webpagina’s
• NAOJ’s ALMA-webpagina’s
• Overzicht van de 112 Early Science-projecten van ALMA die de hoogste prioriteit hebben gekregen, inclusief titels, onderzoekers en korte beschrijvingen (PDF)

Contact

Paola Andreani
European ARC Manager, ESO
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6576
E-mail: pandrean@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Lars-Åke Nyman
Head of Science Operations, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6127
E-mail: lnyman@alma.cl

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6119
E-mail: wgarnier@alma.cl

Mark McKinnon
North American ALMA Project Manager
USA
Tel: +1 434-296-0229
E-mail: mmckinno@nrao.edu

Tania Burchell
Science Writer, National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
Tel: +1 434 244 6812
E-mail: tburchel@nrao.edu

Sachiko K. Okumura
East Asian ARC Manager, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Tel: +81 422 34 3782
E-mail: sachiko.k.okumura@nao.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Tel: +81 422 34 3900 ext.3150
E-mail: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media

Dit is een vertaling van ESO-persbericht eso1137.