eso1137fi — Organisaatiotiedote

ALMA avaa silmänsä

Maailman tehokkain millimetri/alimillimetrialueen teleskooppi on avannut silmänsä ja tuottanut ensimmäisen kuvansa

3. lokakuuta 2011

Ihmiskunnan monimutkaisin maanpäällinen tähtitieteellinen observatorio, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), on virallisesti aloittanut toimintansa. Ensimmäinen tältä vielä rakenteilla olevalta teleskoopilta julkaistu kuva paljastaa optisella ja infrapunavalolla täysin näkymättömän ikkunan maailmankaikkeuteen. Tuhannet tutkijat ympäri maailmaa ovat kilpailleet ollakseen ensimmäisten harvojen tutkijoiden joukossa päästä kartoittamaan kosmoksen pimeimpiä, kylmimpiä, kaukaisimpia ja salatuimpia arvoituksia tällä uudella tähtitieteellisellä työkalulla.

Tällä hetkellä noin kolmasosa ALMA:n 66:sta radioantennista, joiden välinen suurin mahdollinen välimatka toisistaan on vain 125 metriä eikä lopullinen 16 kilometriä, muodostaa kasvavan antenniryhmän Chajnantorin tasangolla pohjois-Chilessä, 5000 metrin korkeudessa. Vaikka ALMA on vielä rakenteilla, siitä on jo tullut paras teleskooppi laatuaan - mitä osoittaa se hämmästyttävän suuri määrä tähtitieteilijöitä, jotka hakivat havaintoaikaa ALMA:lta.

"Jopa tässä varhaisessa alkuvaiheessaan ALMA jo päihittää suorituskyvyllään kaikki muut alimillimetrialueen antennit. Tämän virstanpylvään saavuttaminen on kunnianosoitus kaikille niille ALMA-projektin tutkijoille ja insinööreille ympäri maailmaa joiden voimanponnistukset tekivät sen mahdolliseksi." sanoo Tim de Zeeuw, ALMA:n eurooppalaisen partnerin, ESO:n pääjohtaja.

ALMA havaitsee maailmankaikkeutta millimetri- ja alimillimetrialueella, suunnilleen tuhat kertaa näkyvää valoa pidemmillä aallonpituuksilla. Näiden pitkien aallonpituuksien avulla tähtitieteilijät voivat tutkia erittäin kylmiä kohteita avaruudessa - kuten kosmisen pölyn ja kaasun tiheitä pilviä joista tähdet ja planeetat syntyvät — kuin myös hyvin kaukaisia kohteita varhaisessa maailmankaikkeudessa.

ALMA on radikaalisti erilainen kuin optiset ja infrapunateleskoopit. Se on toisiinsa yhdistettyjen antennien ryhmä, joka toimii kuin yksi jättiläisteleskooppi, ja se havaitsee paljon pidempiä aallonpituuksia kuin näkyvä valo. Siksi sen kuvat avaavat uuden, oudomman, näkymän kosmokseen.  

ALMA-projektissa on viime kuukausien aikana kiireisesti testattu observatorion systeemejä valmistauduttaessa ensimmäisiin tieteellisiin havaintoihin, ns. Aikaiseen Tieteen jaksoon. Yksi testauksen tulos on ensimmäinen julkaistu ALMA:lla otettu kuva, vaikka ALMA onkin vielä vasta kasvamassa oleva teleskooppi. Useimmat havainnot joista tämä kuva Antenni-galakseista tehtiin, otettiin vain kahdellatoista antennilla - paljon vähemmällä kuin mitä tullaan käyttämään ensimmäisissä tieteellisissä havainnoissa — jotka olivat myös paljon lähempänä toisiaan. Täten uusi kuva on vain maistiainen tulevasta. Observatorion kasvaessa sen havaintojen terävyys, tehokkuus ja laatu tulevat dramaattisesti kasvamaan, kun lisää antenneja tulee käyttöön ja antenniryhmän koko kasvaa [1].

Antenni-galaksit on vuorovaikuttavien galaksien pari, jolla on dramaattisen vääristynyt muoto. Näkyvän valon havaintojen näyttäessä galaksien tähdet, ALMA:n kuva paljastaa optisella alueella näkymätöntä: tiheät kylmät kaasupilvet, joissa syntyy tähtiä [2]. Tämä on kautta aikojen paras alimillimetriaallonpituusalueen kuva Antenni-galakseista.

Massiivisia kaasun keskittymiä on paitsi näiden kahden galaksin ytimissä, myös kaoottisella alueella jossa ne törmäävät toisiinsa. Siellä kaasun kokonaismäärä vastaa miljardeja Auringon massoja  - rikas varasto josta tulevat tähtisukupolvet syntyvät. Tämän kaltaiset havainnot avaavat uuden alimillimetri-ikkunan maailmankaikkeuteen ja ovat korvaamattomia yrittäessämme ymmärtää miten galaksien törmäykset edesauttavat tähtien syntyä. Tämä on vain yksi esimerkki miten ALMA paljastaa osia maailmankaikkeudesta, joita ei voi nähdä optisilla eikä infrapunateleskoopeilla.

ALMA:lle voitiin hyväksyä vain noin 100 projektia ensimmäiseen yhdeksän kuukautta kestävään Aikaisen Tieteen jaksoon. Silti innokkaat tutkijat joka puolelta maailmaa lähettivät viime kuukausien aikana yli 900 havaintoaikahakemusta. Tämä yhdeksänkertainen ylitarjonta on teleskooppien ennätys. Projekteja valittaessa painotettiin niiden tieteellistä meriittiä, alueellista jakautumaa, sekä myös merkitystä ALMA:n tieteellisille päätavoitteille.

"Elämme historiallista aikaa tieteessä, erityisesti tähtitieteessä, kenties myös ihmiskunnan kehityksessä, sillä alamme käyttää suurinta rakenteilla olevaa observatoriota", sanoo Thijs de Graauw, ALMA:n johtaja.

Yhtä ALMA:n Aikaisen Tieteen havaintoihin valittua projektia johtaa David Wilner Yhdysvaltain Cambridgessa, Massachusettsissa toimivasta Harvard–Smithsonianin tähtitieteen keskuksesta. Wilner sanoo:“Tutkimusryhmäni metsästää aurinkokuntien rakennuspalikoita ja ALMA on ainutlaatuisen hyvinvarusteltu löytämään niitä."

Hänen ryhmänsä kohteena on AU Microscopii, 33 valovuoden päässä oleva tähti, joka on sata kertaa Aurinkoa nuorempi. "Käytämme ALMA:a kuvataksemme planetesimaalien 'syntymärenkaan' jonka uskomme kiertävän tätä nuorta tähteä.Vain ALMA:lla voimme toivoa löytävämme näissä pölyisissä asteroidivyöhykkeissä möykkyjä, jotka paljastaisivat näkymättömiä planeettoja.”Wilner ryhmineen jakavat aineistonsa eurooppalaisen ryhmän kanssa, joka myös pyysi havaintoja ALMA:lla tästä läheisestä, pölyn ympäröimästä tähdestä.

Elinkelpoisten planeettojen metsästys muiden tähtien ympäriltä alkaa usein veden etsinnällä noissa kaukaisissa aurinkokunnissa. Pölystä, kaasusta ja kivestä muodostuneiden jäännekiekkojen epäillään myös sisältävän rosoisia jäämöhkäleitä täynnä jäätynyttä vettä, kaasua ja mahdollisesti jopa orgaanisia molekyylejä — elämän astrokemiaa.

Simon Casassus Chilen yliopistosta ja hänen ryhmänsä aikovat käyttää ALMA:a havaitakseen kaasu- ja pölykiekkoa 400 valovuoden etäisyydellä olevan nuoren tähden HD142527 ympärillä. “Tämän tähden ympärillä olevassa pölykiekossa on hyvin suuri aukko, jonka on voinut kaivertaa syntyneet jättiläistähdet" sanoo Casassus. “Aukon ulkopuolella tässä kiekossa on tarpeeksi kaasua muodostamaan tusinan verran Jupiterin kokoisia planeettoja. Aukon sisäpuolella nuori kaasumainen jättiläisplaneetta voi vielä olla syntymässä, jos siellä on tarpeeksi kaasumaista materiaalia käytettävissä". Heidän havaintonsa ALMA:lla mittaavat aukon sisäpuolella olevan kaasun massaa ja fysikaalisia olosuhteita. “Täten ALMA havaitsee planeettojen syntyä, tai sen viimeisintä vanavettä” sanoo Casassus.

Kauempana, 26 000 valovuoden päässä meistä Linnunradan keskustassa, sijaitsee Sagittarius A*, neljä miljoonaa Aurinkoa painava supermassiivinen musta aukko. Välissä oleva kaasu ja pöly piilottaa sen optisilta teleskoopeilta. Toisaalta, ALMA näkee galaktisen sameuden läpi ja avaa kiehtovia näkymiä Sagittarius A*:een.

Heino Falcke, tähtitieteilijä Radboudin yliopistossa Nijmegenissä Alankomaissa, sanoo: “ALMA pystyy näkemään valopurkauksia, jotka tulevat tämän supermassiivisen mustan aukon ympäriltä, ja kuvaamaan sen suunnattoman vetovoiman vangitsemia kaasupilviä. Se antaa mahdollisuuden tutkia tämän hirviön sotkuisia ruokailutapoja. Uskomme että osa kaasusta vapautuu sen otteesta lähes valon nopeudella.”

Kuten lasten värityskirjan mustat ääriviivat, kosminen pöly ja kylmä kaasu jäljittävät galaksien rakenteita, vaikkemme selvästi näe noita galakseja. Näkyvän maailmankaikkeuden äärilaidoilla sijaitsevat mystiset tähtiryöppygalaksit, kirkkaat saaret muuten tyynessä, pimeässä kosmoksessa. ALMA metsästää merkkejä kylmästä kaasusta ja pölystä täällä, jopa vain muutama miljoona vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, aikana jota tähtitieteilijät kutsuvat “kosmiseksi aamunkoitteeksi”.

Masami Ouchi Tokion yliopistosta Japanissa aikoo käyttää ALMA:n havaitakseen Himikoa, hyvin kaukaista galaksia, joka suoltaa ulos ainakin 100 Auringon verran tähtiä joka vuosi ja jota ympäröi valtava kirkas kaasusumu.“Muut teleskoopit eivät pysty näyttämään miksi Himiko on niin kirkas eikä miksi sille on muodostunut niin suuri kuuma kaasusumu kun sitä ympäröivä ikivanha maailmankaikkeus on niin tyyni ja pimeä” sanoo Ouchi. “ALMA näyttää meille Himikon tähtiä synnyttävän kaasusumun kylmän kaasun, seuraten sen liikkeitä ja aktiviteettia, ja lopulta näemme miten galaksit alkoivat muodostua kosmisessa aamunkoitteessa.”

Aikaisen Tieteen havaintojen aikana ALMA:n rakennusvaihe jatkuu Chilen Andeilla, korkealla kaukaisella Chajnantorin tasangolla Atacaman autiomaan ankarissa olosuhteissa. Jokainen uusi ilmastoon sopeutettu antenni liittyy antenniryhmään valokuitukaapeloinnilla. Yksittäisten antennien tuottama kuva yhdistetään yhdeksi isoksi kuvaksi yhdellä maailman nopeimmista supertietokoneista, ALMA:N korrelaattorilla, joka suorittaa 17 kvadriljoonaa [3] laskutoimitusta sekunnissa.

Vuoteen 2013 mennessä kansainvälinen, eurooppalaisten, pohjois-amerikkalaisten ja itä-aasialaisten yhteistyökumppanien rakentama ALMA on jopa 16 kilometriä laaja antenniryhmä jonka muodostaa 66 huipputarkkaa millimetri/alimillimetrialueen radioantennia jotka toimivat yhtenä teleskooppina.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa, ja Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Lisähuomiot

[1] ALMA:n kaltaisen interferometrisen teleskoopin kuvanlaatu riippuu sekä antennien välimatkasta että niiden määrästä. Suuremmat välimatkat mahdollistavat terävämmät kuvat, kun taas suurempi antennien määrä tuottaa yksityiskohtaisempia kuvia. Lisätietoa ALMA:sta ja interferometriasta on
osoitteessa http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/interferometry.html.

[2] Havainnot tehtiin sellaisilla millimetri- ja alimillimetriaallonpituuksilla, joilla hiilimonoksidin molekyylit tuottavat säteilyä muuten näkymättömissä vetypilvissä, joissa tähdet syntyvät.

[3] 1.7x1016 laskutoimitusta sekunnissa.

Lisätietoa

ESO, Euroopan eteläinen observatorio, on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja TÅ¡ekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, sekä kaksi kartoituskaukoputkea. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoituskaukoptuki ja VST on maailman suurin kaukoputki joka on suunniteltu yksinomaan kartoittamaan taivasta näkyvässä valossa. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metristä optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee "maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä".

Linkit

Yhteystiedot

Jari Kotilainen
Suomen ESO-keskus
Piikkiö, Finland
Puh.: +358 (0)2 3338250
Sähköposti: jarkot@utu.fi

Paola Andreani
European ARC Manager, ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6576
Sähköposti: pandrean@eso.org

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

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

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

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

Tania Burchell
Science Writer, National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
Puh.: +1 434 244 6812
Sähköposti: tburchel@nrao.edu

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

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

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1137.

Tiedotteesta

Kuvat

Antennae Galaxies composite of ALMA and Hubble observations
Antennae Galaxies composite of ALMA and Hubble observations
Englanniksi
Antennae Galaxies composite of ALMA and Hubble observations
Antennae Galaxies composite of ALMA and Hubble observations
Englanniksi
ALMA view of the Antennae Galaxies
ALMA view of the Antennae Galaxies
Englanniksi
Antennae Galaxies, side-by-side comparison of ALMA and VLT observations
Antennae Galaxies, side-by-side comparison of ALMA and VLT observations
Englanniksi
The Antennae Galaxies in the constellation of Corvus
The Antennae Galaxies in the constellation of Corvus
Englanniksi
Wide-field view of the region around the Antennae Galaxies
Wide-field view of the region around the Antennae Galaxies
Englanniksi
Nineteen ALMA antennas on the Chajnantor plateau
Nineteen ALMA antennas on the Chajnantor plateau
Englanniksi
Nineteen ALMA antennas on the Chajnantor plateau
Nineteen ALMA antennas on the Chajnantor plateau
Englanniksi
ALMA antennas on the Chajnantor Plateau, seen from nearby Cerro Toco
ALMA antennas on the Chajnantor Plateau, seen from nearby Cerro Toco
Englanniksi

Videot

ESOcast 36: ALMA Opens Its Eyes
ESOcast 36: ALMA Opens Its Eyes
Englanniksi
Video News Release 35: ALMA Opens Its Eyes (eso1137b)
Video News Release 35: ALMA Opens Its Eyes (eso1137b)
Englanniksi
The ALMA Compilation 2011
The ALMA Compilation 2011
Englanniksi
Zooming on ALMA’s view of the Antennae Galaxies
Zooming on ALMA’s view of the Antennae Galaxies
Englanniksi
Panning across the ALMA and Hubble views of the Antennae Galaxies (crossfade)
Panning across the ALMA and Hubble views of the Antennae Galaxies (crossfade)
Englanniksi
Panning across the ALMA and Hubble views of the Antennae Galaxies
Panning across the ALMA and Hubble views of the Antennae Galaxies
Englanniksi
Zooming on the ALMA array of antennas on Chajnantor
Zooming on the ALMA array of antennas on Chajnantor
Englanniksi
Telephoto view of ALMA antennas on Chajnantor
Telephoto view of ALMA antennas on Chajnantor
Englanniksi
Pan over ALMA array of antennas on Chajnantor as they move in unison
Pan over ALMA array of antennas on Chajnantor as they move in unison
Englanniksi
Pan over ALMA array of antennas on Chajnantor as they move in unison
Pan over ALMA array of antennas on Chajnantor as they move in unison
Englanniksi
ALMA antennas on Chajnantor move in unison
ALMA antennas on Chajnantor move in unison
Englanniksi
Array of ALMA antennas on Chajnantor
Array of ALMA antennas on Chajnantor
Englanniksi
Array of ALMA antennas on Chajnantor
Array of ALMA antennas on Chajnantor
Englanniksi

Kuvavertailut

Antennae Galaxies comparison of  ALMA and Hubble observations
Antennae Galaxies comparison of ALMA and Hubble observations
Englanniksi

Katso myös