Felnyitotta szemeit az ALMA
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2011.10.03 14:00.)

Munkába állt és elkészítette első felvételét a világ legnagyobb (szub)milliméteres hullámhosszakon működő távcsőrendszere.

A valaha épített legbonyolultabb földi csillagászati obszervatórium, az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hivatalosan megnyílt a csillagászok számára. A még építés alatt álló ALMA első képe az univerzum olyan arcát mutatja meg, amely az optikai vagy infravörös fényre érzékeny távcsövek számára láthatatlan. Az elmúlt hónapokban tudósok ezrei versenyeztek a világ minden tájáról azért, hogy azon néhány kutató közé kerülhessenek, akik ezzel az új műszerrel deríthetik fel a világegyetem legsötétebb, leghidegebb, legtávolabbi, és legrejtettebb titkait.

Az ALMA gyökeresen más, mint az optikai és infravörös távcsövek. A műszer egy sok összekapcsolt antennából álló rendszer, amely egyetlen óriástávcsőként használható és a látható fénynél sokkal hosszabb hullámhosszú sugárzás észlelésére képes. A távcsőrendszer jelenleg is épül az észak-chilei Chajnantor-fennsíkon, 5000 méteres tengerszint feletti magasságban. Egyelőre a tervezett 66 rádióantennának csak a harmada van készen, az antennák közötti legnagyobb távolság pedig 400 méter, a végleges 16 km helyett. Az épülőfélben levő antennarendszer azonban már most egyedülálló a maga nemében. „Az ALMA már ebben a kezdeti fázisban többre képes, mint bármelyik másik szubmilliméteres antennarendszer. Az, hogy elértük ezt a mérföldkövet, azon kutatók és mérnökök együttes erőfeszítésének köszönhető, akik a világ minden tájáról részt vettek az ALMA projektben“ – mondta Tim de Zeeuw, az ALMA európai résztvevőjeének, az Európai Déli Obszervatóriumnak (ESO) a főigazgatója. Az ALMA milliméteres és szubmilliméteres sugárzásra érzékeny, amelynek a hullámhossza nagyjából ezerszerese a látható fényének. A fényéhez képest hosszú hullámhosszú mérések lehetővé teszik, hogy a csillagászok a világűr rendkívül hideg objektumait – például a csillagok és bolygók szülőhelyéül szolgáló sűrű kozmikus por- és gázfelhőket, vagy a korai univerzum nagyon távoli objektumait – tanulmányozzák.

Tizenkilenc ALMA antenna a Chajnantor-fennsíkon. (Kép: ESO)

Az ALMA csapata az elmúlt hónapok során a rendszer tesztelésével volt elfoglalva, hogy kellőképpen felkészülhessenek a tudományos mérések első körére, vagyis a „kezdeti kutatás“ fázisára. A tesztek egyik eredményeként született meg az első kép, amit az ALMA csapata közzétett. Ez a felvétel a Csáp-galaxisokról készült tizenkét antennával; kevesebbel, mint ahányat az első tudományos észlelésekhez használnak majd, és az antennák is sokkal közelebb voltak egymáshoz. Emiatt ez a kép pusztán ízelítő abból, amire az antennarendszer a későbbiekben képes lesz.

Csáp-galaxisok: balra az ALMA képe, jobbra a Hubble-űrtávcsőé. (Kép: ESO / NASA / STScI)

Ahogy az obszervatórium tovább növekszik, a rendszerhez hozzácsatolt újabb és újabb antennáknak köszönhetően tovább javul majd az észlelések élessége, sebessége és minősége. A Csáp-galaxispár két látványosan eltorzult ütköző galaxis. Míg látható fényben a galaxisok csillagai látszanak, addig az ALMA képén új struktúrák bukkannak fel: sűrű, hideg gázfelhők, melyekből új csillagok keletkeznek. Ez a valaha készült legjobb minőségű szubmilliméteres kép a Csáp-galaxisokról. Nagytömegű gázfelhők nemcsak a galaxisok központjában fordulnak elő, hanem abban a kaotikus régióban is, ahol a galaxisok összeütköznek. Az itt található gáz teljes tömege sok milliárdszorosa a Napénak. Ebből a nagy mennyiségű anyagból új csillagok egész generációja fog majd születni. Mindez jó példa arra, hogyan lehet majd az ALMA-val a látható és infravörös távcsövek számára láthatatlan világegyetemet tanulmányozni.

A kezdeti kutatási fázis első kilenc hónapja alatt csak mintegy száz megfigyelési projektre lesz lehetőség. Ennek ellenére lelkes csillagászok a világ minden tájáról több mint 900 észlelési pályázatot nyújtottak be az elmúlt hónapok során. Ez a kilencszeres túljelentkezés világrekord a távcsövek körében. A sikeres projekteket a tudományos értékük alapján választották ki, figyelembe véve a regionális sokféleséget és az ALMA fő tudományos céljainak való megfelelést is. „A tudomány és csillagászat, sőt, az emberiség történetének egy felejthetetlen fejezetét éljük most át“ – nyilatkozta Thijs de Graauw, az ALMA igazgatója.

Magyar kutatók is sikeresen versenyeztek ALMA távcsőidőért. A kezdeti kutatásra kiválasztott egyik projektet Kóspál Ágnes, az Európai Űrügynökség (ESA) munkatársa vezeti. A kutatócsoportban több magyar csillagász is részt vesz: Moór Attila, Ábrahám Péter és Kiss Csaba az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetéből, Juhász Attila a Leideni Obszervatóriumból, Csengeri Timea a Bonni Egyetemről, és Apai Dániel az Arizonai Egyetemről. A csoport olyan viszonylag fiatal csillagokat vizsgál, amelyek körül porszemcsékből és kisebb-nagyobb kövekből, bolygó-kezdeményekből (planetezimálokból) álló törmelékgyűrű van. Ilyen törmelékgyűrű a Naprendszerben is van, ennek köszönhető tiszta sötét éjszakákon az ekliptika síkjában megfigyelhető állatövi fény. „Más csillagok körüli törmelékkorongok vizsgálatával esélyünk nyílik arra, hogy a saját bolygórendszerünk múltját is megértsük“ – mondja Kóspál Ágnes. A bolygók a fiatal csillagokat körülvevő protoplanetáris korongokban keletkeznek. Idővel a korong por- és gázanyaga részben összeáll planetezimálokká és bolygókká, részben pedig behullik a csillagba vagy más módon távozik a rendszerből. A megmaradó kisebb testek ütközéseik során fokozatosan ledarálódnak, és a keletkező por sugárzását a szubmilliméteres tartományban észlelni lehet. „A csillagkörüli korongok gáztartalma általában 10 millió év alatt teljesen eltűnik, és csak por marad. Az ALMA kísérleti antennájaként szolgáló APEX műszerrel a múlt évben felfedeztünk azonban egy kivételes csillagot, a 30 millió éves HD 21997-et, amelynek korongjában nagyon kis mennyiségben, de gáz jelenlétét észleltük“ – emeli ki Moór Attila. „Az ALMA kivételes érzékenységének köszönhetően alkalmunk nyílik arra, hogy a HD 21997 körüli gázgyűrűről képet alkothassunk“ – teszi hozzá Kóspál Ágnes, a projekt vezetője. „Az a célunk, hogy megállapítsuk, vajon a csillag körül talált gáz a csillagkeletkezési folyamat maradványa, vagy olyan anyag, amit folyamatosan pótol a bolygókeletkezés során keletkezett planetezimálok és üstökösök elpárolgása.“

A kezdeti kutatási fázis alatt is folytatódik majd az ALMA építése a chilei Andokban, az Atacama-sivatag zord viszonyai közt. Az antennákat úgy tervezték, hogy ellenálljanak a szélsőséges természeti hatásoknak. Minden egyes új antennát optikai kábelekkel csatolnak a meglevőkhöz. Az egymástól távoli antennák jelét a világ egyik leggyorsabb szuper-célszámítógépe, az ALMA korrelátor fogja egyetlen képpé kombinálni. Az ALMA korrelátor másodpercenként 17 billiárd (1,7 × 10¹⁶) művelet elvégzésére képes. 2013-ra az ALMA rendszer egy 16 km-es kiterjedésű területen elszórt 66 darab ultrapontos milliméteres/szubmilliméteres rádióantennából fog állni, melyek együtt, egy távcsőként működnek majd. Az ALMA egy nemzetközi csillagászati létesítmény, melyet Chile közreműködésével európai, észak-amerikai és kelet-ázsiai partnerek építenek.