Кіріспе
Чилидің солтүстігіндегі Атакама шөліндегі 66 радиотелескоп Атакаманың ірі миллиметрлік/субмиллиметрлік массиві (ALMA) – Чилидің солтүстігіндегі Атакама шөлінде орналасқан 66 радиотелескоптан тұратын астрономиялық интерферометр, миллиметрлік және субмиллиметрлік толқын ұзындықтарында электромагниттік сәулеленуді бақылайды. Массив Льяно-де-Чайнантор обсерваториясы мен Атакама Pathfinder экспериментіне жақын, Чайнантор платосының биіктігінде салынған. Бұл орынның таңдалу себебі – жоғары биіктігі және төмен ылғалдылығы, бұл факторлар шуды азайту және Жер атмосферасынан туындайтын сигналдың әлсіреуін төмендету үшін маңызды. ALMA жұлдыздардың ерте ғарыштық дәуірде пайда болуы туралы мәліметтер береді және жергілікті жұлдыздар мен планеталардың қалыптасуының егжей-тегжейлі суреттерін түсіреді. ALMA – Еуропа, АҚШ, Канада, Жапония, Оңтүстік Корея, Тайвань және Чили арасындағы халықаралық ынтымақтастық. Оның құны шамамен 1,4 миллиард АҚШ доллары, ол қазіргі уақытта жұмыс істеп тұрған жер бетіндегі ең қымбат телескоп болып табылады. ALMA 2011 жылдың екінші жартысында ғылыми байқауларын бастады, ал алғашқы суреттер 2011 жылдың 3 қазанында баспасөзге ұсынылды. Массив 2013 жылдың наурыз айынан бастап толыққанды жұмыс істеуде.
The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) is an astronomical interferometer of 66 radio telescopes in the Atacama Desert of northern Chile, which observe electromagnetic radiation at millimeter and submillimeter wavelengths. The array has been constructed on the elevation Chajnantor plateau – near the Llano de Chajnantor Observatory and the Atacama Pathfinder Experiment. This location was chosen for its high elevation and low humidity, factors which are crucial to reduce noise and decrease signal attenuation due to Earth's atmosphere. ALMA provides insight on star birth during the early Stelliferous era and detailed imaging of local star and planet formation. ALMA is an international partnership amongst Europe, the United States, Canada, Japan, South Korea, Taiwan, and Chile. Costing about US$1.4 billion, it is the most expensive ground based telescope in operation. ALMA began scientific observations in the second half of 2011 and the first images were released to the press on 3 October 2011. The array has been fully operational since March 2013.
Шолу
Алғашқы ALMA массиві 66 жоғары дәлдікті антеннадан тұрады және 3,6-ден 0,32 миллиметрге дейінгі (31-ден 1000 ГГц-ге дейінгі) толқын ұзындығында жұмыс істейді. Бұл массивтің сезімталдығы және ажыратымдылығы бұрынғы субмиллиметрлік телескоптарға, мысалы, Джеймс Клерк Максвелл телескопына немесе Субмиллиметрлік массивке, сондай-ақ Институт радиоастрономия миллиметриялық (IRAM) Плато де Бюре құрылысы сияқты интерферометрлік желілерге қарағанда әлдеқайда жоғары. Антенналарды шөлдік платода 150 м-ден 16 км-ге дейінгі қашықтыққа жылжытуға болады, бұл ALMA-ға АҚШ-тың Нью-Мексико штатындағы сантиметрлік толқын ұзындығындағы Өте Үлкен Массив (VLA) орнында қолданылған сияқты қуатты өзгермелі "зум" мүмкіндігін береді. Жоғары сезімталдыққа негізінен массивті құрайтын көптеген антенналық тарелкалар арқылы қол жеткізіледі. Телескоптарды ALMA-ның еуропалық, Солтүстік Америкалық және Шығыс Азиялық серіктестері ұсынды. Америкалық және еуропалық серіктестер әрқайсысы 12 метр диаметрлі жиырма бес антеннадан, барлығы елу антеннадан тұратын негізгі массивті құрады. Шығыс Азия елдері 16 антеннаны (диаметрі 12 метрліктен төрт және диаметрі 7 метрліктен он екі антенна) кеңейтілген ALMA құрамына кіретін Atacama Compact Array (ACA) нысанында ұсынады. ACA-ны ALMA-ның негізгі массивіне қарағанда кішірек антенналарды пайдалану арқылы белгілі бір жиілікте көрініс өрісін кеңейтуге болады. Антенналарды бір-біріне жақын орналастыру арқасында бұрыстық мөлшері үлкен объектілерді суретке түсіруге мүмкіндік туады. ACA негізгі массивпен бірлесіп жұмыс істейді, осылайша соңғысының кең өрісті суретке түсіру қабілетін арттырады.
Тарих
ALMA-ның тұжырымдамалық тамыры үш астрономиялық жобада: АҚШ-тың Миллиметрлік массиві (MMA), Еуропаның Үлкен Оңтүстік массиві (LSA) және Жапонияның Үлкен Миллиметрлік массиві (LMA). ALMA-ны құруға алғашқы қадам 1997 жылы жасалды, осы кезде Ұлттық радиоастрономиялық обсерватория (NRAO) және Еуропалық Оңтүстік обсерваториясы (ESO) MMA және LSA-ны біріктіретін ортақ жобаны іске асыруға келісті. Біріктірілген массив LSA-ның сезімталдығын MMA-ның жиілік диапазонымен және артықшылықты орналасқан жерімен үйлестірді. ESO және NRAO техникалық, ғылыми және басқару топтарында бірлесіп жұмыс істеді, Канада мен Испанияның (кейіннен Испания ESO-ның мүшесі болды) қатысуымен екі обсерватория арасындағы бірлескен жобаны анықтау және ұйымдастыру жөніндегі мәселелерді шешті. Бірқатар резолюциялар мен келісімдер 1999 жылдың наурызында жаңа массивтің атауын "Атакама ірі миллиметрлік массиві" немесе ALMA деп белгілеуге және 2003 жылдың 25 ақпанында Солтүстік Америка мен Еуропа тараптары арасында ALMA келісіміне қол қоюға әкелді. ("Alma" сөзі испан тілінде "жан", ал араб тілінде "білімді" немесе "оқыған" деген мағынаны білдіреді.) Бірнеше жылдық өзара талқылаулардан кейін ALMA жобасы Жапонияның Ұлттық астрономиялық обсерваториясынан (NAOJ) ұсыныс алды, онда Жапония ACA (Atacama Compact Array) және үлкен массив үшін үш қосымша қабылдағыш диапазонын ұсынатын еді, бұл Enhanced ALMA құруға мүмкіндік берер еді. ALMA мен NAOJ арасындағы келесі талқылаулар 2004 жылдың 14 қыркүйегінде Жапонияның Enhanced ALMA-ға ресми қатысушысы болуы және массивтің "Атакама ірі миллиметрлік/субмиллиметрлік массиві" деп аталуы туралы жоғары деңгейдегі келісімге қол қоюға әкелді. 2003 жылдың 6 қарашасында құрылыс салу рәсімі өтті және ALMA логотипі таныстырылды. ALMA-ны жоспарлаудың бастапқы кезеңінде Солтүстік Америка, Еуропа және Жапониядағы танымал компаниялар жобалаған және құрастырған ALMA антенналарын пайдалануға шешім қабылданды, бір ғана дизайнды қолданудан бас тартылды. Бұл негізінен саяси себептерге байланысты болды. Жеткізушілер әртүрлі тәсілдерді таңдағанмен, әр антенна дизайны ALMA-ның қатаң талаптарын қанағаттандыра алатындығын көрсетті. Еуропа бойынша жобаланған және өндірілген компоненттерді арнайы авиациялық және ғарыш-астрономиялық логистикалық компания Route To Space Alliance тасымалдады, барлығы 26 дана Антверпенге жеткізіліп, содан кейін Чилиге жіберілді.
Құрылыс
Кешенді негізінен еуропалық, АҚШ, жапондық және канадалық компаниялар мен университеттер салды. 2002 жылдан бері Very Large Array кешенінде үш прототиптік антенна бағаланды. General Dynamics C4 Systems және оның SATCOM Technologies бөлімшесі Associated Universities, Inc. компаниясымен 12 метрлік антенналардың жиырма бесеуін жеткізу бойынша келісімшарт жасады, ал еуропалық өндіруші Thales Alenia Space қалған жиырма бесеуін жеткізді (жердегі астрономия саласындағы ең ірі еуропалық өнеркәсіптік келісімшарт). Жапонияның Mitsubishi Electric компаниясы NAOJ-дың 16 антеннасын құрастыруға келісімшарт жасады. Антенналар 2008 жылдың желтоқсанынан 2013 жылдың қыркүйегіне дейін жеткізілді.
Алғашқы сынақтан алынған суреттер
2011 жылдың жазында, алғашқы ғылыми кезеңге дейін жүргізілген кең ауқымды сынақ бағдарламасы кезінде жеткілікті телескоптар жұмыс істеп, алғашқы суреттерді түсіруге мүмкіндік берді. Осы алғашқы суреттер жаңа құрылғының әлеуетін алғаш рет көрсетті, оның масштабы арта түскен сайын болашақта әлдеқайда жақсы сапалы суреттерді шығаруға қабілетті. Байқау нысаны – формалары күрт бұрмаланған, қақтығысып жатқан екі галактикадан тұратын Антенна галактикалары деп аталатын жұп. ALMA галактикалардың толық бірігуін байқамаса да, нәтижесінде алынған сурет Антенна галактикаларының субмиллиметрлік толқын ұзындығындағы ең жақсы бейнесі болып табылады. Онда жаңа жұлдыздардың пайда болатын тығыз, суық газ бұлттары көрсетілген, оларды көрінетін жарық көмегімен көру мүмкін емес.
Кометаларды зерттеу
2014 жылдың 11 тамызында астрономдар алғаш рет Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) қолданып, C/2012 F6 (Lemmon) және C/2012 S1 (ISON) кометаларының құйрықтарындағы HCN, HNC, H2CO және шаңның таралуын егжей-тегжейлі сипаттаған зерттеулерді жариялады.
Планеталардың пайда болуы
2014 жылы HL Tauri (Бұрқас шоқжұлдызындағы өте жас T Tauri жұлдызы) айналасындағы протопланеталық дискінің суреті жарияланды, онда протопланеталардың қалыптасуын көрсететін, аралықтарымен бөлінген концентрлі жарқын сақиналар тізбегі көрсетілген. 2014 жылға дейін көптеген теориялар мұндай жас (100,000 – 1,000,000 жылдық) жүйеде планеталардың пайда болуын күтпеген, сондықтан жаңа деректер протопланеталық даму туралы жаңа теорияларды тудырды. Бір теория бойынша, протопланеталық дискінің күрделі магнит өрісіне байланысты аккреция жылдамдығы жоғары болуы мүмкін.
Event Horizon телескопы
ALMA 2019 жылы жарияланған қара саңылаудың алғашқы тікелей суретін жасаған Event Horizon телескопы жобасына қатысты.
Венера атмосферасындағы фосфин
ALMA Венера атмосферасындағы фосфин – биомаркердің анықталуына қатысты. Венерада фосфиннің белгілі биологиялық емес көзі анықталған концентрацияда фосфин шығара алмайтындықтан, бұл Венера атмосферасында биологиялық организмдердің бар екенін көрсетер еді. Кейінгі қайта талдаулар осы анықтамаға күмән келтірді, бірақ соңғы талдаулар нәтижелерді растады. Анықтама әлі де даулы болып тұр және қосымша өлшемдер күтілуде.
Әлемдік ынтымақтастық
Атакама үлкен миллиметрлік/сумиллиметрлік массив (ALMA) – халықаралық астрономиялық құрылғы, ол Еуропа, Солтүстік Америка және Шығыс Азияның әріптестігі болып табылады, және Республика Чилімен ынтымақтаса жұмыс істейді. ALMA Еуропада European Southern Observatory (ESO) арқылы, Солтүстік Америкада АҚШ Ұлттық Ғылым Қоры (NSF) Канаданың Ұлттық Зерттеу Кеңесі (NRC) және Тайваньның Ұлттық Ғылым Кеңесі (NSC) арасындағы ынтымақтастықпен, ал Шығыс Азияда Жапонияның Табиғи Ғылымдар Ұлттық Институттары (NINS) Тайваньдағы Academia Sinica (AS)пен бірлесіп қаржыландырылады. ALMA құрылысын және жұмысын Еуропа атынан ESO, Солтүстік Америка атынан Associated Universities, Inc (AUI) басқаратын Ұлттық радиоастрономиялық обсерватория (NRAO), ал Шығыс Азия атынан Жапонияның Ұлттық Астрономиялық Обсерваториясы (NAOJ) басқарады. Бірлескен ALMA обсерваториясы (JAO) ALMA құрылысын, іске қосуын және жұмысын біріктірілген басқаруды және үйлестіруді қамтамасыз етеді. Оның қазіргі директоры 2018 жылдың ақпанынан бері Шон Догерти болып табылады.
ALMA өңірлік орталығы (ARC)
ALMA өңірлік орталығы (ARC) ALMA жобасының маңызды үлескерлері мен JAO арасындағы қолданушы қауымдастығы үшін байланыс құралы ретінде жобаланған. ARC-ті іске қосуға қатысты жұмыстар да үш негізгі аймаққа (Еуропа, Солтүстік Америка және Шығыс Азия) бөлінді. Еуропалық ARC (ESO басқарады) Еуропадағы Бонн, Бохум, Кельн, Болонья, Ондржеёв, Онсала, IRAM (Гренобль), Лейден және JBCA (Манчестер) қалаларында орналасқан ARC түйіндеріне таралды. ARC-тің басты мақсаты – қолданушы қауымдастығына байқау ұсыныстарын дайындауда көмектесу, байқау бағдарламаларының ғылыми мақсаттарына тиімді жетілуін қамтамасыз ету, ұсыныстар мен байқау бағдарламаларын беруге көмек көрсету, деректерді негізгі зерттеушілерге жеткізу, ALMA деректер архивін ұстау, деректерді калибрлеуге көмектесу және қолданушылардың пікірлерін жинау.
Атакама компакт массиві
Атакама компакт массиві – 16 бір-біріне жақын орналасқан антенналар жиынтығы, ол ALMA-ның молекулалық бұлттар және жақын галактикалар сияқты үлкен бұрыштық өлшемге ие аспан денелерін зерттеу мүмкіндігін едәуір арттырады. Атакама компакт массивін құрайтын антенналар, яғни төрт 12 метрлік және он екі 7 метрлік антенналар Жапонияда жасалып, жеткізілді. 2013 жылы Атакама компакт массиві 2012 жылдың 7 мамырында Сантьягода қайтыс болған жапондық ALMA командасының мүшесі және ACA дизайнының авторы профессор Кохиро Моританың есімімен Морита массиві деп аталып, құрмет көрсетілді.
Жұмыс тоқтату
2013 жылдың тамызында телескоп қызметкерлері жалақы мен жұмыс жағдайларын жақсартуды талап етіп ереуілге шықты. Бұл астрономиялық обсерваторияны қамтитын алғашқы ереуілдердің бірі болды. Жұмыс тоқтауы обсерваторияның қызметкерлер кәсіби одағымен келісімге келе алмауынан басталды. 17 күннен кейін, қысқартылған жұмыс кестесі және биікAltitude-де жұмыс істегендерге жоғары жалақы төлеу туралы келісімге қол жеткізілді. 2020 жылдың наурыз айында ALMA COVID-19 пандемиясы салдарынан жабылды. Бұл 8-ші циклға қатысты ұсыныстарды беру мерзімін кейінге жылдырды және обсерваторияға қоғамдық сапарларды тоқтатты. 2022 жылдың 29 қазанында ALMA кибершабуылға байланысты бақылауларын тоқтатты. Бақылаулар 48 күннен кейін, 2022 жылдың 16 желтоқсанында қайта басталды.
Жобаның уақыт кестесі
Уақыт кестесі Күні Іс-әрекет 1995 ESO/NRAO/NAOJ Чилимен бірлескен орталықты сынау. 1998 жылдың мамыр айы 1-ші кезеңнің басталуы (жоспарлау және әзірлеу). 1999 жылғы маусым Еуропалық/АҚШ жобалау және әзірлеу жөніндегі өзара түсіністік туралы меморандум. 2003 жылдың ақпан айы Еуропа мен Солтүстік Америка арасындағы келісімге қол қойылды, оның 50% -ын ESO қаржыландырады, ал 50% -ын АҚШ пен Канада бөліседі. 2003 жылдың сәуір айы Нью-Мексико штатының Сокорро қаласындағы ALMA сынақ алаңында (ATF) алғашқы прототиптік антеннаны сынау басталды. 2003 жылдың қарашасы ALMA құрылысын бастау рәсімі. 2004 жылғы қыркүйек Еуропа, Солтүстік Америка және Жапония келісім жобасы, Жапония ALMA-ға жаңа кеңейтулер ұсынады. 2004 жылдың қазаны Сантьяго (Чили) қаласында ALMA ортақ кеңсесі ашылды. 2005 жылдың қыркүйегі Тайвань Жапония арқылы ALMA жобасына қосылды. 2006 жылғы шілде Еуропа, Солтүстік Америка және Жапония "Enhanced ALMA" келісімін өзгертті. 2007 жылдың сәуірі Чилиге алғашқы антенна жеткізілді. 2008 жылдың ақпаны Екі ALMA тасымалдау құралы Чилиге жеткізілді. 2008 жылдың шілдесі Тасымалдау құралымен алғашқы антенна қозғалысы. 2008 жылдың желтоқсаны Алғашқы ALMA антеннасы қабылданды. 2009 жылдың мамыр айы Операциялық қолдау орталығында (OSF) екі антеннамен алғашқы интерферометрия. 2009 жылдың қыркүйегі ALMA антеннасының Чахнанторға алғашқы қозғалысы. 2009 жылдың қарашасы Чахнантордағы үш антеннамен фазалық жабылу. 2010 жылы ортақ тәуекелге арналған алғашқы ғылыми жобаларға шақыру. 2011 жылдың қыркүйегі Алғашқы ғылыми циклдың басталуы 0. 12 метрлік массивте 16 12 метрлік антенна. 2012 жылдың ақпан айы ALMA деректерімен алғашқы мақала жарияланды. 2013 жылдың қаңтары Алғашқы ғылыми циклдың басталуы 1. 12 метрлік массивте 32 12 метрлік антенна. 2013 жылдың 13 наурызы ALMA ашылуы. 23 қыркүйек, 2013 66-шы және соңғы антенна жеткізіліп, қабылданды. 2014 жылдың маусым айы 2-ші ғылыми циклдың басталуы. 12 м массивтегі 34 12 м антенна, 7 м массивтегі 9 7 м антенна және TP массивіндегі 2 12 м антенна. 2018 жылдың маусым айы ALMA-ның 1000-шы жарияланған мақаласы. 2020 жылдың наурызы COVID-19 дағдарысына байланысты ALMA жұмысы тоқтатылды.