Atacama Large Millimeter Array

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Coordinate: 23°01′09.42″S 67°45′11.44″W / 23.019283°S 67.753178°W-23.019283; -67.753178


L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è un progetto astronomico sviluppato in collaborazione tra l'Europa, il Nord America, l'Asia orientale e la Repubblica del Cile.

ALMA è un radiointerferometro astronomico all'avanguardia, che comprende uno schieramento di 66 radiotelescopi da 12 e 7 metri che osservano alle lunghezze d'onda millimetriche e sub-millimetriche. Le antenne sono state installate sul plateau di Chajnantor a 5000 metri di altitudine nel deserto di Atacama, nel Cile settentrionale. Con ALMA è possibile studiare la nascita delle stelle nell'universo primordiale e ottenere immagini dettagliate della formazione delle stelle e dei pianeti nell'universo locale. Il costo è di circa un miliardo di dollari statunitensi. L'inaugurazione ufficiale è avvenuta il 13 marzo 2013, mentre l'ultima antenna è stata consegnata il 1º ottobre 2013, con la piena operatività, alla fine dello stesso anno, di tutte le complessive 66 antenne installate, come un unico grande radiotelescopio.

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

Le prime due antenne ALMA collegate come interferometro.

ALMA è un raggruppamento di telescopi composto da 66 antenne di grande precisione, che opera alle lunghezze d'onda tra 0,3 e 9,6 mm. L'array ha una sensibilità e una risoluzione di gran lunga maggiore di qualsiasi altro telescopio sub-millimetrico, come ad esempio il telescopio single dish James Clerk Maxwell o come gli interferometri esistenti tipo il Submillimeter Array o l'IRAM, al Plateau de Bure.

Le antenne possono muoversi all'interno del plateau desertico per distanze da 150 m a 16 km, il che darà ad ALMA un potente zoom variabile, simile, dal punto di vista concettuale, a quello impiegato al sito del Very Large Array (VLA) nel Nuovo Messico. L'alta sensitività è raggiunta grazie al grande numero di telescopi di cui l'array è composto.

I telescopi sono forniti dai partner europei, nordamericani e dell'Asia orientale. I partner americani ed europei hanno commissionato 25 delle antenne da 12 metri che comporranno l'array principale. L'Asia orientale ha contribuito con 16 antenne (quattro da 12 m di diametro e dodici da 7 m) che costituiscono l'Atacama Compact Array (ACA), che è anche parte dell'ALMA potenziato.

L'utilizzo di antenne più piccole dà la possibilità di fare imaging a grande campo, a una data frequenza, utilizzando ACA. La possibilità di avvicinare le antenne offre anche la possibilità di investigare sorgenti dalla grande estensione angolare. L'ACA lavorerà insieme con l'array principale per potenziare tale capacità di imaging a grande campo.

Dettagli del progetto[modifica | modifica sorgente]

  • Almeno 50 antenne di 12 m di diametro situate a Llano de Chajnantor a 5000 m di altitudine, potenziato da un array compatto di 4 antenne da 12 m e 12 da 7 m (il consorzio sta attualmente considerando l'ipotesi di costruire 50 o 64 antenne).
  • Strumento per l'imaging in tutte le finestre atmosferiche tra 350 μm m e 10 mm.
  • Configurazioni dell'array variabili tra 150 m e 14 km.
  • Risoluzione spaziale di 10 milliarcosecondi, 10 volte migliore rispetto a quella del Very Large Array (VLA) e 5 volte migliore del telescopio spaziale Hubble.[senza fonte]
  • Capacità di offrire immagini di sorgenti grandi da alcuni arcominuti a qualche grado con una risoluzione di un arcosecondo.
  • Risoluzione spaziale sotto i 50 m/s.
  • Strumento di imaging più veloce e più flessibile del Very Large Array.
  • Strumento astronomico più sensibile al mondo nelle lunghezze d'onda millimetriche e sub-millimetriche.
  • Rilevazione di sorgenti puntiformi 20 volte più sensibile rispetto al Very Large Array.
  • Nuovo software per la riduzione dei dati, CASA (Common Astronomy Software Applications), basato su AIPS++.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Le prime tre antenne prototipo dell' ALMA.
Dieci antenne risultano installate Chajnantor al 4 marzo 2011.

ALMA risulta dall'unione di idee diverse, che prendono origine da tre diversi progetti astronomici: il Millimeter Array (MMA) per gli Stati Uniti, il Large Southern Array (LSA) per l'Europa e il Large Millimeter Array (LMA) per il Giappone.

Nel 1997 l'European Southern Obseravatory (ESO) e il National Radio Astronomy Observation (NRAO) si sono accordati per proseguire in un progetto comune che unisse MMA e LSA in ciò che alla fine sarebbe stato chiamato ALMA. Il progetto finale dell'array avrebbe unito la sensibilità dell' LSA con la copertura in frequenza e la miglior locazione del sito di MMA. ESO e NRAO collaborarono in gruppi tecnici, scientifici e organizzativi per definire e organizzare un progetto nato dall'unione tra i due osservatori con la partecipazione del Canada e della Spagna (che al tempo non faceva parte di ESO). Molte delle decisioni e degli accordi finali sono state prese nel marzo 1999, inclusa quella della scelta di "Atacama Large Millimiter Array", o ALMA, come nome del nuovo array.

Il 25 febbraio 2003 è stato firmato l'ALMA Agreement, tra il Nord America e i partner europei. In seguito il progetto ALMA ha ricevuto una proposta di partecipazione dal National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), secondo la quale il Giappone si sarebbe fatto carico della costruzione dell'Atacama Compact Array (ACA) e di tre ricevitori aggiuntivi, per costituire l'ALMA potenziato. Il 14 settembre del 2004 è stato firmato l'high level Agreement, che ha reso il Giappone un partner ufficiale nell'ALMA potenziato ("Atacama Large Millimiter/submillimiter Array").

Per motivi essenzialmente politici è stato deciso di impiegare antenne progettate e costruite da ben note aziende in Nord America, Europa e Giappone: i fornitori hanno scelto approcci diversi nella progettazione, ma ogni antenna deve soddisfare i requisiti molto stringenti di ALMA.

Inizialmente ALMA è stata una collaborazione al 50% tra l'European Southern Observatory (ESO) e il Nord America. L'array è stato poi implementato con l'aiuto di nuovi partner, ovvero Giappone, Taiwan, Spagna e Cile.

Partner e finanziamenti[modifica | modifica sorgente]

Un'antenna di ALMA si staglia contro il cielo stellato.

ALMA è nato inizialmente come una collaborazione al 50-50 tra l'europeo ESO e l'americano NRAO, successivamente esteso anche a partner giapponesi, taiwanesi e cileni.[1] Con il suo costo stimato in 1,3 miliardi di US$, è attualmente il più costoso progetto astronomico basato a terra.

I soci attuali del progetto sono:

Alma è finanziata in Europa dall'ESO (European Southern Observatory), in Nord America dal US National Science Council (NFS) in collaborazione con il National Research Council del Canada (NRC) e in Asia orientale dal National Institutes of Natural Sciences del Giappone (NNIS) in collaborazione con l'Academia Sinica (AS) in Taiwan.

La costruzione di ALMA è stata diretta dall'ESO, per l'Europa, dal National Radio Astronomy Observatory (NRAO), amministrata da Associated Universities, Inc (AUI), per gli Stati Uniti, e dal National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Il "Joint ALMA Observatory" (JAO) ha fornito la guida unificata per la costruzione, l'amministrazione e il funzionamento di ALMA.

Aziende e costruzione[modifica | modifica sorgente]

Il complesso è stato realizzato principalmente da aziende e da università europee, statunitensi, giapponesi e canadesi. Dal 2002 tre antenne prototipo sono state esaminate al sito del Very Large Array (VLA) nel Nuovo Messico.

La General Dynamics C4 Systems è stata incaricata da Associated Universities di fornire 25 antenne da 12 metri,[2] mentre le altre 25 antenne principali sono state costruite dal consorzio europeo AEM composto da Thales Alenia Space, MT Mechatronics e dalla European Industrial Engineering [3], in quello che è finora il più grande contratto europeo.[4] La prima antenna è stata consegnata nel 2009, con la previsione di consegnarne circa una ogni mese. L'ultima antenna è stata consegnata nell'ottobre 2013.

Il trasporto delle antenne, pesanti 115 tonnellate, dall'Operations Support Facility a 2900 m di altitudine fino ai 5000 metri del sito è stato eseguito con l'utilizzo di due veicoli pesanti speciali a 24 ruote appositamente costruiti dalla Scheurle Fahrzeugfabrik in Germania,[5] testati nel giugno 2007 e consegnati il 15 febbraio 2008.[6] I veicoli sono larghi 10 m, lunghi 20 m e alti 6 m. Tali veicoli sono provvisti di motori diesel da 500kW. Il posto del guidatore ospita anche una bombola d'ossigeno, per aiutare l'autista a respirare in alta quota. I rimorchi possono trasportare le antenne e piazzarle esattamente nel posto in cui devono essere disposte.

Il primo trasporto di un'antenna, disegnata dalla North American VertexRSI, è stato eseguito nel luglio 2008 dall'interno dell'edificio di assemblaggio (Site Erection Facility) su una piattaforma esterna per test. Alla fine del 2009 le prime tre antenne sono state trasportate all'Array Operations Site e sono state collegate tra loro e il 22 gennaio 2010 è iniziato il commissioning dello strumento.

Il 28 luglio 2011 è arrivata la prima antenna europea che è stata collegata alle altre già consegnate dai partner europei, portando così il totale a 16. Questo è il numero minimo di antenne necessarie per compiere le prime osservazioni e rappresenta quindi una delle pietre miliari del progetto.[7]

Panoramica dei lavori di costruzione.

ALMA regional centre (ARC)[modifica | modifica sorgente]

L'ALMA regional centre (ARC) è stato ideato per essere un'interfaccia tra le comunità di utenti dei maggiori contributori al progetto ALMA e il JAO. L'ARC è stato ulteriormente suddiviso tra le tre maggiori aree geografiche coinvolte nel progetto (Europa, Nord America e Asia Orientale). L'ARC europeo (guidato dall' ESO) è suddiviso a sua volta in vari nodi ARC,[8] situati in varie località europee: Bonn-Bochum-Cologne, Bologna, Ondřejov, Onsala, IRAM Grenoble, Leiden e JBCA (Manchester).

Lo scopo principale dell' ARC[9] è: assistere la comunità degli utenti nella preparazione delle proposte osservative, assicurare che i programmi osservativi corrispondano agli scopi scientifici del progetto, offrire un help desk per la presentazione di proposte e programmi osservativi, rilasciare i dati ottenuti ai principali responsabili dei progetti osservativi, manutenzione dell'archivio dati di ALMA, assistenza agli utenti per la calibrazione dei dati raccogliendo anche i commenti degli utenti.

Tempistica del progetto[modifica | modifica sorgente]

Data Attività
1995 Test in comune tra NRAO/ESO/NAOJ sul sito in Cile
maggio 1998 inizio della Fase 1 (Progetto & Sviluppo).
giugno 1999 "U.S./ Europe Memorandum of Understanding" per il Progetto e lo Sviluppo.
febbraio 2003 Ultimo accordo tra Nord America ed Europa per la suddivisione dei finanziamenti: 50% a carico dell'Europa, 50% divisi tra USA e Canada.
aprile 2003 Test della prima antenna prototipo all'ALMA Test Facility (ATF) a Socorro, New Mexico.
novembre 2003 Cerimonia della posa della prima pietra al sito ALMA.
settembre 2003 Bozza d'accordo tra Nord America, Europa e Giappone per l'estensione del progetto ALMA includendo il Giappone.
ottobre 2004 Apertura del Joint ALMA Office, a Santiago, Cile.
settembre 2005 Taiwan si unisce al progetto ALMA, in collaborazione col Giappone.
luglio 2006 Nord America, Europa e Giappone modificano l'accordo sull'ALMA Enhanced.
aprile 2007 Arrivo della prima antenna in Cile.
febbraio 2008 Arrivo dei due trasportatori ALMA in Cile.
luglio 2008 La prima antenna trasportata sul sito ALMA.
maggio 2009 Accettazione della prima antenna ALMA.
settembre 2009 Primo test di interferometria tra due antenne ALMA all'Operations Support Facility (OSF).
novembre 2009 Chiusura della Fase con tre antenne a Chajnantor.
2010 Call per le proposte osservative per la fase Early Science, con condivisione dei rischi.
secondo semestre 2011 Inizio della fase di Early Science.
2013 Inaugurazione e piena operatività di ALMA.

Galleria di immagini[modifica | modifica sorgente]

Le fasi del trasporto.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ ALMA Partners
  2. ^ GD - 2005
  3. ^ EIE - Group
  4. ^ ESO - 2005
  5. ^ Scheuerle Fahrzeugfabrik
  6. ^ "Giant truck set for sky-high task." BBC News website, 30 July 2007. Retrieved 31 July 2007.
  7. ^ European ALMA antenna brings total on Chajnantor to 16 in ESO Organisation Release, 28 luglio 2011. URL consultato il 29 luglio 2011.
  8. ^ ARC-nodes
  9. ^ ALMA regional centre

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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