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Test di successo sui nuovi ricevitori ALMA per sondare le nostre origini cosmiche

14 Agosto 2023

Un gruppo internazionale di astronomi e ingegneri di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l'ESO è partner, ha effettuato le prime misure con nuovi ricevitori installati sulle antenne ALMA. I ricevitori consentono ad ALMA di osservare su tutto l'intervallo di frequenza finale - con lunghezze d'onda comprese tra 2,6 e 4,5 millimetri (67-116 GHz) - del progetto completo. La cosiddetta "Banda 2" apre una nuova finestra sulle nostre origini cosmiche, consentendo misure che rivelano come si formano stelle e galassie lontane, fino alle origini dei pianeti e ai mattoni della vita.

ALMA, situato sull'altopiano di Chajnantor in Cile, è costituito da un totale di 66 antenne, ciascuna dotata di un arsenale di ricevitori molto sensibili. Ogni tipo di ricevitore osserva all'interno di una particolare banda, o intervallo di lunghezze d'onda, nella regione submillimetrica/millimetrica dello spettro elettromagnetico. In totale le varie bande coprono una finestra da 0,3 a 8,6 millimetri (da 950 a 35 GHz; bande da 10 a 1, rispettivamente). La banda 2 apre una finestra completamente nuova a 67-84 GHz, ampliando al contempo la larghezza di banda disponibile nell'intervallo di frequenze 84-116 GHz, coperto anche dalla banda 3.

Il primo ricevitore di Banda 2 in pre-produzione è stato installato e verificato con successo su un'antenna ALMA all'inizio di quest'anno. Ora un secondo e un terzo ricevitore di Banda 2 in pre-produzione sono stati installati su altre due antenne ALMA, consentendo la vera interferometria: misurare il modello di frange che risulta dalla correlazione di più segnali da un oggetto astronomico brillante. Questa pietra miliare delle "prime frange" significa che gli astronomi sono riusciti per la prima volta a combinare i segnali in Banda 2 provenienti da più antenne. Con l'aggiornamento di ulteriori antenne ALMA con ricevitori di Banda 2, la quantità di dettagli e il livello di sensibilità miglioreranno, consentendo osservazioni sempre più precise del nostro Universo.

La Banda 2 di ALMA consentirà importanti misure del mezzo interstellare freddo, la miscela di polvere e gas molecolare che si trova nello spazio tra le stelle e alimenta la formazione stellare. Inoltre, ALMA sarà in grado di studiare le proprietà della polvere e delle molecole negli oggetti celesti, dai dischi di formazione planetaria alle galassie lontane, a un livello di dettaglio mai raggiunto prima.

Più vicino a noi, i nuovi ricevitori consentiranno l'osservazione di molecole organiche complesse nelle galassie vicine, fornendo indizi su come si creano le condizioni per l'inizio della vita. Inoltre, la Banda 2 sarà fondamentale per aiutare gli astronomi a capire meglio come si formano i pianeti, sondando la "linea della neve" del monossido di carbonio, quella zona nei dischi di formazione dei pianeti sufficientemente lontana dalla stella centrale da permettere la condensazione del gas.

Lo sviluppo della Banda 2 è stato guidato dall'ESO e ha incluso partner come l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), l'Università del Cile, diversi istituti europei e l'industria. La produzione delle prime cartucce di ricevitore è stata poi effettuata da un consorzio composto da NOVA (Netherlands Research School for Astronomy), da GARD (il gruppo Advanced Receiver Development dell'Osservatorio Spaziale di Onsala), dalla Chalmers University, in Svezia, e dall'INAF, l'Istituto Nazionale di Astrofisica Italiano, in collaborazione con NAOJ.

Adesso il gruppo si dedicherà a ottimizzare le prestazioni dei ricevitori di pre-produzione e quindi della produzione completa dei restanti ricevitori per l'installazione su tutte le 66 antenne, inaugurando una nuova era di osservazioni per ALMA. Insieme agli aggiornamenti complementari di ALMA pianificati intorno al 2030, l'installazione della Banda 2 consentirà una larghezza di banda istantanea oltre 3,5 volte maggiore di quella che può raggiungere la maggior parte degli attuali ricevitori ALMA, aumentando notevolmente la velocità di osservazione.

Ulteriori informazioni

ALMA è una collaborazione tra l'ESO (che rappresenta i suoi stati membri), NSF (USA) e NINS (Giappone), insieme con NRC (Canada), NSTC e ASIAA (Taiwan) e KASI (Repubblica di Corea), in cooperazione con la Repubblica del Cile. L'Osservatorio congiunto ALMA (Joint ALMA Observatory) è gestito da ESO, AUI/NRAO e NAOJ.