El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA ) es un interferómetro astronómico de 66 radiotelescopios en el desierto de Atacama en el norte de Chile , que observa la radiación electromagnética en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas . El conjunto se ha construido en el llano de Chajnantor, a 5.000 m (16.000 pies) de altitud, cerca del Observatorio Llano de Chajnantor y del Experimento Atacama Pathfinder . Esta ubicación fue elegida por su gran altitud y baja humedad , factores que son cruciales para reducir el ruido y disminuir la atenuación de la señal debido a la atmósfera de la Tierra. [1] ALMA proporciona información sobre el nacimiento de estrellas durante la era estelífera temprana e imágenes detalladas de la formación local de estrellas y planetas. [2] [3]
ALMA es una asociación internacional entre Europa , Estados Unidos , Canadá , Japón , Corea del Sur , Taiwán y Chile . [4] Con un costo de aproximadamente 1.400 millones de dólares, es el telescopio terrestre más caro en funcionamiento. [5] [6] ALMA comenzó sus observaciones científicas en la segunda mitad de 2011 y las primeras imágenes se publicaron para la prensa el 3 de octubre de 2011. El conjunto ha estado en pleno funcionamiento desde marzo de 2013. [7] [8]
El conjunto inicial de ALMA está compuesto por 66 antenas de alta precisión y opera en longitudes de onda de 3,6 a 0,32 milímetros (31 a 1000 GHz). [9] El conjunto tiene una sensibilidad y una resolución mucho mayores que los telescopios submilimétricos anteriores , como el telescopio de plato único James Clerk Maxwell o las redes de interferómetros existentes, como el Submillimeter Array o la instalación Plateau de Bure del Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM) .
Las antenas se pueden mover a través de la meseta desértica a distancias de entre 150 m y 16 km, lo que le dará a ALMA un potente "zoom" variable, similar en su concepto al empleado en el sitio del Very Large Array (VLA) de longitudes de onda de centímetros en Nuevo México, Estados Unidos .
La alta sensibilidad se consigue principalmente gracias a la gran cantidad de antenas que componen el conjunto.
Los telescopios fueron proporcionados por los socios europeos, norteamericanos y del este de Asia de ALMA. Los socios norteamericanos y europeos aportaron veinticinco antenas de 12 metros de diámetro cada uno, para un total de cincuenta antenas, que componen el conjunto principal. Los países del este de Asia participantes aportaron dieciséis antenas (cuatro de 12 metros de diámetro y doce de siete metros de diámetro) en forma del Atacama Compact Array (ACA), que forma parte del ALMA mejorado.
Al utilizar antenas más pequeñas que las del conjunto principal de ALMA, se pueden obtener imágenes de campos de visión más amplios a una frecuencia determinada mediante ACA. Colocar las antenas más cerca unas de otras permite obtener imágenes de fuentes de mayor extensión angular. El ACA funciona junto con el conjunto principal para mejorar la capacidad de obtención de imágenes de campo amplio de este último.
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ALMA tiene sus raíces conceptuales en tres proyectos astronómicos: el Millimeter Array (MMA) de Estados Unidos, el Large Southern Array (LSA) de Europa y el Large Millimeter Array (LMA) de Japón.
El primer paso hacia la creación de lo que se convertiría en ALMA se produjo en 1997, cuando el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) y el Observatorio Europeo Austral (ESO) acordaron emprender un proyecto común que fusionara el MMA y el LSA. El conjunto fusionado combinaba la sensibilidad del LSA con la cobertura de frecuencia y la ubicación superior del MMA. ESO y NRAO trabajaron juntos en grupos técnicos, científicos y de gestión para definir y organizar un proyecto conjunto entre los dos observatorios con la participación de Canadá y España (este último se convirtió posteriormente en miembro de ESO).
Una serie de resoluciones y acuerdos condujeron a la elección del nombre del nuevo conjunto, ALMA, en marzo de 1999, y a la firma del Acuerdo ALMA el 25 de febrero de 2003, entre las partes norteamericana y europea. (Alma significa "alma" en español y "sabio" o "conocedor" en árabe). Tras varios años de debates mutuos, el Proyecto ALMA recibió una propuesta del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) por la que Japón proporcionaría el ACA (Atacama Compact Array) y tres bandas de receptores adicionales para el gran conjunto, para formar el ALMA mejorado. Las posteriores conversaciones entre ALMA y NAOJ condujeron a la firma de un acuerdo de alto nivel el 14 de septiembre de 2004 que convierte a Japón en participante oficial del ALMA mejorado, que se conocerá como Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. El 6 de noviembre de 2003 se celebró una ceremonia inaugural y se presentó el logotipo de ALMA. [10]
Durante una etapa temprana de la planificación de ALMA, se decidió utilizar antenas ALMA diseñadas y construidas por conocidas empresas de Norteamérica, Europa y Japón, en lugar de utilizar un único diseño. Esto se debió principalmente a razones políticas. Aunque los proveedores han elegido enfoques muy diferentes, cada uno de los diseños de antena parece ser capaz de cumplir con los estrictos requisitos de ALMA. Los componentes diseñados y fabricados en toda Europa fueron transportados por la empresa de logística aeroespacial y astroespacial especializada Route To Space Alliance [11] , 26 en total que se entregaron a Amberes para su posterior envío a Chile.
ALMA fue inicialmente una colaboración 50-50 entre el Observatorio Nacional de Radioastronomía y el Observatorio Europeo Austral (ESO) y luego se amplió con la ayuda de otros socios japoneses, taiwaneses y chilenos. [12] ALMA es el proyecto astronómico terrestre más grande y más caro, con un costo de entre US$1.4 y 1.5 mil millones. [5] [13] (Sin embargo, varios proyectos de astronomía espacial, incluido el telescopio espacial Hubble , el telescopio espacial James Webb y varias sondas planetarias importantes, han costado considerablemente más).
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El complejo fue construido principalmente por empresas y universidades europeas, estadounidenses, japonesas y canadienses . Tres prototipos de antenas han sido evaluados en el Very Large Array desde 2002.
General Dynamics C4 Systems y su división SATCOM Technologies fueron contratados por Associated Universities, Inc. para proporcionar veinticinco de las antenas de 12 m, [14] mientras que el fabricante europeo Thales Alenia Space proporcionó las otras veinticinco antenas principales [15] (en el mayor contrato industrial europeo jamás firmado en astronomía terrestre). La japonesa Mitsubishi Electric fue contratada para ensamblar las 16 antenas de NAOJ. [16] [17] Las antenas fueron entregadas al sitio desde diciembre de 2008 hasta septiembre de 2013. [18]
El transporte de las antenas de 115 toneladas desde la Instalación de Apoyo a las Operaciones a 2900 m de altitud hasta el sitio a 5000 m, o el movimiento de antenas por el sitio para cambiar el tamaño del conjunto, presenta enormes desafíos; como se retrata en el documental de televisión Monster Moves: Mountain Mission . [19] La solución elegida es utilizar dos transportadores pesados autocargables de 28 ruedas personalizados . Los vehículos fueron fabricados por Scheuerle Fahrzeugfabrik [20] en Alemania y tienen 10 m de ancho, 20 m de largo y 6 m de alto, y pesan 130 toneladas. Están propulsados por motores diésel biturbo de 500 kW .
Los transportadores, que cuentan con un asiento del conductor diseñado para alojar un tanque de oxígeno que ayude a respirar el aire enrarecido de las grandes altitudes, colocan las antenas con precisión sobre las plataformas. El primer vehículo se completó y probó en julio de 2007. [21] Ambos transportadores fueron entregados al Centro de Apoyo a las Operaciones (OSF) de ALMA en Chile el 15 de febrero de 2008.
El 7 de julio de 2008, un transportador de ALMA trasladó una antena por primera vez, desde el interior del edificio de ensamblaje de antenas (instalación de montaje del sitio) a una plataforma fuera del edificio para realizar pruebas (mediciones holográficas de la superficie). [22]
Durante el otoño de 2009, las tres primeras antenas fueron transportadas una a una al sitio de operaciones del conjunto. A fines de 2009, un equipo de astrónomos e ingenieros de ALMA unió con éxito tres antenas en el sitio de observación a 5.000 metros de altura (16.000 pies), completando así la primera etapa de ensamblaje e integración del conjunto incipiente. La unión de tres antenas permite corregir errores que pueden surgir cuando se utilizan solo dos antenas, allanando así el camino para obtener imágenes precisas y de alta resolución. Con este paso clave, la puesta en servicio del instrumento comenzó el 22 de enero de 2010.
El 28 de julio de 2011 llegó al llano de Chajnantor, a 5.000 metros sobre el nivel del mar, la primera antena europea de ALMA, que se suma a las 15 antenas ya instaladas de otros socios internacionales. Esta fue la cantidad de antenas especificadas para que ALMA iniciara sus primeras observaciones científicas, por lo que constituyó un hito importante para el proyecto. [24] En octubre de 2012, se habían instalado 43 de las 66 antenas.
En el verano de 2011, se encontraban en funcionamiento suficientes telescopios durante el extenso programa de pruebas previo a la fase de ciencia temprana para poder capturar las primeras imágenes. [26] Estas primeras imágenes dieron una primera visión del potencial del nuevo conjunto que producirá imágenes de mucha mejor calidad en el futuro a medida que la escala del conjunto siga aumentando.
El objetivo de la observación fue un par de galaxias en colisión con formas muy distorsionadas, conocidas como las Galaxias Antena . Aunque ALMA no observó toda la fusión de galaxias, el resultado es la mejor imagen en longitud de onda submilimétrica jamás obtenida de las Galaxias Antena, que muestra las nubes de gas denso y frío a partir de las cuales se forman nuevas estrellas, que no se pueden ver con luz visible.
El 11 de agosto de 2014, los astrónomos publicaron estudios, utilizando por primera vez el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que detallaban la distribución de HCN , HNC , H 2 CO y polvo dentro de las comas de los cometas C/2012 F6 (Lemmon) y C/2012 S1 (ISON) . [27] [28]
En 2014 se hizo pública una imagen del disco protoplanetario que rodea a HL Tauri (una estrella T Tauri muy joven [29] en la constelación de Tauro ), que muestra una serie de anillos brillantes concéntricos separados por huecos, lo que indica la formación de protoplanetas. En 2014 [actualizar], la mayoría de las teorías no esperaban la formación planetaria en un sistema tan joven (de entre 100.000 y 1.000.000 de años), por lo que los nuevos datos impulsaron nuevas teorías sobre el desarrollo protoplanetario. Una teoría sugiere que la tasa de acreción más rápida podría deberse al complejo campo magnético del disco protoplanetario. [30]
ALMA participó en el proyecto Event Horizon Telescope, que produjo la primera imagen directa de un agujero negro , publicada en 2019. [31]
ALMA participó en la supuesta detección de fosfina , un biomarcador, en el aire de Venus. Como ninguna fuente no biológica conocida de fosfina en Venus podría producir fosfina en las concentraciones detectadas, esto habría indicado la presencia de organismos biológicos en la atmósfera de Venus. [32] [33] Reanálisis posteriores pusieron en duda la detección, [34] aunque análisis posteriores confirmaron los resultados. [35] La detección sigue siendo controvertida y está a la espera de mediciones adicionales . [36] [37]
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El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de Europa, América del Norte y Asia Oriental en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por el Observatorio Europeo Austral (ESO), en América del Norte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC) y en Asia Oriental por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y las operaciones de ALMA están dirigidas en nombre de Europa por ESO, en nombre de América del Norte por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), que es administrado por Associated Universities, Inc (AUI) y en nombre de Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en servicio y operación de ALMA. [38] Su actual director desde febrero de 2018 es Sean Dougherty . [39]
El centro regional de ALMA (ARC) ha sido diseñado como una interfaz entre las comunidades de usuarios de los principales contribuyentes al proyecto ALMA y el JAO. Las actividades para operar el ARC también se han dividido en las tres regiones principales involucradas (Europa, América del Norte y Asia Oriental). El ARC europeo (liderado por ESO ) se ha subdividido en nodos ARC [40] ubicados en toda Europa en Bonn-Bochum-Colonia, Bolonia, Ondřejov, Onsala , IRAM (Grenoble), Leiden y JBCA (Manchester).
El objetivo principal del ARC es ayudar a la comunidad de usuarios con la preparación de propuestas de observación, garantizar que los programas de observación cumplan sus objetivos científicos de manera eficiente, administrar un servicio de asistencia para presentar propuestas y programas de observación, entregar los datos a los investigadores principales, mantener el archivo de datos de ALMA, ayudar con la calibración de datos y proporcionar retroalimentación a los usuarios. [41]
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El Atacama Compact Array, ACA, es un subconjunto de 16 antenas muy próximas entre sí que mejorará en gran medida la capacidad de ALMA para estudiar objetos celestes de gran tamaño angular, como nubes moleculares y galaxias cercanas. Las antenas que forman el Atacama Compact Array, cuatro antenas de 12 metros y doce antenas de 7 metros, fueron fabricadas y entregadas por Japón. En 2013, el Atacama Compact Array recibió el nombre de Morita Array en honor al profesor Koh-ichiro Morita, miembro del equipo japonés de ALMA y diseñador del ACA, que falleció el 7 de mayo de 2012 en Santiago. [42]
En agosto de 2013, los trabajadores del telescopio se declararon en huelga para exigir mejores salarios y condiciones laborales. Esta es una de las primeras huelgas que afectan a un observatorio astronómico. El paro comenzó después de que el observatorio no lograra llegar a un acuerdo con el sindicato de trabajadores. [43] [44] [45] [46] Después de 17 días se llegó a un acuerdo que preveía horarios reducidos y salarios más altos para el trabajo realizado a gran altura. [47] [48]
En marzo de 2020, ALMA se cerró debido a la pandemia de COVID-19 . También se retrasó la fecha límite de presentación de propuestas para el ciclo 8 y se suspendieron las visitas públicas al sitio. [49]
El 29 de octubre de 2022, ALMA suspendió las observaciones debido a un ciberataque. [50] Las observaciones se reiniciaron 48 días después, el 16 de diciembre de 2022. [51]
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