阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

坐标23°01′9.42″S 67°45′11.44″W / 23.0192833°S 67.7531778°W / -23.0192833; -67.7531778

阿塔卡瑪大型毫米/次毫米波陣列
阿塔卡瑪大型毫米波天線陣LOGO.jpg
ALMA logo
組織 多國組織
位置 拉諾德查南托天文台
智利阿塔卡瑪沙漠
座標 23°01′9.42″S 67°45′11.44″W / 23.0192833°S 67.7531778°W / -23.0192833; -67.7531778
高度 5,058.7米(16,597尺)
望遠鏡型式 至少50個以光纖纜線連結的12米直徑反射鏡
網址 Official ALMA site
Official NRAO ALMA site
Official ESO ALMA site
Official NAOJ ALMA site

阿塔卡瑪大型毫米/次毫米波陣列ALMA)位於智利北部阿塔卡瑪沙漠,是由電波望遠鏡構成的天文干涉儀。因為具備「高海拔」和「空氣乾燥」兩絕佳條件,這對毫米和次毫米波長的觀測至關重要[1],陣列最終選擇設在5,000公尺的查南托高原上,附近還有拉諾德查南托天文台阿塔卡馬探路者實驗。ALMA 望遠鏡陣列有 54 座口徑寬 12 米的天線以及 12 座口徑 7 米的天線,總共 是66 座天線一起協同工作。每個天線個別收集來自太空的輻射,並將訊號聚焦在天線上的接收機上。然後,所有天線取得信號經由專用的「超級計算機」--相關器 (correlator)處理,最後彙總在一起。66 座 ALMA 天線可用不同的配置法排成陣列,天線間的距離變化多樣 ,最短可以是 150 公尺,最長可以到 16 公里。若與過去的望遠鏡系統做比較,在毫米及次毫米波段上,ALMA能看到更暗的天體,同時能得到更高的影像解析度[2]

名為毫米及次毫米波陣列的ALMA望遠鏡在毫米波和次毫米波的波長上進行觀測,觀測波段為0.3mm到9mm,解析度高達4毫角秒,成像比哈伯太空望遠鏡銳利十倍。由於站台位址條件極佳,再加上ALMA前所未有的探測靈敏度、角分辨率、頻譜解析度和成像品質,使得天文學家可以在更廣泛的天文學領域裡進行新的研究,可望探測最早的恆星和星系起源、甚至直接捕捉行星形成時的影像[3]。 ALMA從2011年的下半年開始科學觀測,在2011年10月3日向新聞界釋出第一張圖像,全面運作始於2013年3月[4][5]。 根據ALMA官方於2016年3月31日發布最新成果,高達1AU解析力的長蛇座TW星照片,精細度號稱為望遠鏡觀測原行星盤之「史上最佳代表作」[6][7]

概觀[编辑]

ALMA最早連結在一起作為干涉儀的兩架天線。
ALMA最早連結在一起作為干涉儀的三架天線。
在工廠測試的ALMA原型天線設施。
在日落時的Cerro Chascon
ALMA的關聯器

由66架高精度的天線組成,觀測波段在0.3至9.6mm的波長的ALMA陣列,比現有的次毫米望遠鏡,像是單鏡的詹姆士·克拉克·馬克斯威爾望遠鏡(JCMT,James Clerk Maxwell Telescope)或現存的次毫米波陣列望遠鏡(SMA,Submillimeter Array)或德布赫高原Institut de Radio Astronomie Millimétrique(IRAM)擁有更高靈敏度和解析力。

它的概念類似於美國新墨西哥州甚大天線陣(VLA)的站台,天線可以在沙漠高原上移動的距離從150米到16公里,這使ALMA有強大的縮放功能,觀測目標更為多樣化。

較多望遠鏡組成的陣列提供較高的靈敏度。

望遠鏡陣列由三種不同型的天線組成:美國規格的有25座,歐洲製造的也有25座,日本的阿塔卡瑪密集陣列(ACA,Atacama Compact Array)有16座,其中又分「4大、12小」(大的口徑是12米,小的是7米)。ACA陣列既加強ALMA取得的天文影像品質,也擴大ALMA的成像視場。

歷史[编辑]

ALMA的概念源自於後來合而為一的三個天文專案 -美國的「微米陣列」(MMA,Millimeter Array)、歐洲的「大南方陣列」(LSA,Large Southern Array)和日本的「大毫米波陣列」(LMA,Large Millimeter Array)。為了深入探索宇宙,1990年代前後,本來三組天文學家都在計畫建造大型天文臺,觀測毫米波:美國有「MMA陣列計畫」,歐洲人想在南半球蓋一個叫做“LSA”的南天陣列,日本人的計畫是「LMSA次毫米波陣列計畫」。ALMA跨出的第一步是在1997年,美國國家電波天文台(NRAO,National Radio Astronomy Observatory )和歐洲南方天文台(ESO)同意合併MMA和LSA為一,合併的陣列要兼具MMA的頻率範圍和LSA的靈敏度。ESO和NRAO並加入加拿大和西班牙的兩個天文台(後者在後來成為ESO成員),一起在技術、科學、和管理上定義組織一聯合專案。

經決議協定,1999年3月,新陣列名稱定為"阿塔卡瑪大型毫米波陣列"或ALMA(Atacama Large Millimeter Array),"alma"在西班牙文的意思是"靈魂",在阿拉伯文的意思是"知識淵博"或是"博學"。2003年2月25日,北美和歐洲雙方簽屬了協議。2003年11月6日,ALMA舉行了奠基儀式,而ALMA的標誌也首度公諸於世[8]一年半後,2005年9月14日,日本也決定加入[9]日本國立天文台(NAOJ,National Astronomical Observatory of Japan )提案,將負責設計建造阿塔卡瑪密集陣列(ACA)。該陣列後來命名為森田陣列(Morita Array),以紀念對ALMA望遠鏡陣列貢獻良多的日本電波天文學家森田耕一郎[10]

科學成果[编辑]

最初的測試圖像[编辑]

2011年夏季,ALMA展開前期科學觀測 [11]首批公布圖像證實極大潛力。首批觀測目標之一是一對因為正在碰撞而明顯呈現扭曲的星系,稱為觸鬚星系。雖然ALMA沒有觀察到整個星系合併,但該圖像是觸鬚星系在次毫米波段的最清晰圖像,它顯示從密集的冷氣體雲形成新的恆星,那是可見光波段不能看到的圖像。

正式測試圖像[编辑]

ALMA可探測最早的恆星和星系起源、直接捕捉行星形成時的影像

臺灣參與 ALMA 計畫[编辑]

2005 年9月,臺灣中央研究院與日本國立自然科學研究機構(NINS)協議,以ALMA-Japan計畫的一員加入ALMA團隊[12]。而在2008年10月,行政院科技部[13] (當時為國家科學委員會)與美國國家科學基金會(NSF)達成臺灣與北美 ALMA 團隊的合作協議[14]。中央研究院天文及天文物理研究所藉主導ALMA第一頻段接收機的研發、測試、製造,在ALMA國際團隊中扮演重要角色[15],用「實物製作換得觀測時間」的模式,建立了臺灣天文學界可透過「觀測計畫競投」使用ALMA的管道。

ALMA 是東亞(日、臺)、歐洲、北美和智利共和國形成之國際合作計畫所共同建造、運營及管理。建造成本約為美金14億[16] ,主要出資者為美國、歐洲各國及日本[17],是目前造價最高昂的地面望遠鏡。北美和歐洲團隊負責興建的是12米基線陣列,日本負責的是阿塔卡瑪密集陣列(ACA)。

參考資料[编辑]

[1]

  1. ^ 1.0 1.1 Bustos, R.; Rubio, M.; Otárola, A.; 等. Parque Astronómico de Atacama: An Ideal Site for Millimeter, Submillimeter, and Mid-Infrared Astronomy. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 2014, 126 (946): 1126. arXiv:1410.2451. Bibcode:2014PASP..126.1126B. doi:10.1086/679330. 
  2. ^ ASIAA ALMA Team. ALMA 阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列計畫. [2016-04-08]. 
  3. ^ ASIAA. ALMA 計畫內容和影像介紹. ASIAA. [2016年4月8日]. 
  4. ^ Alma telescope: Ribbon cut on astronomical giant. BBC. [13 March 2013]. 
  5. ^ Spie. Pierre Cox plenary: ALMA Update. SPIE Newsroom. 2014. doi:10.1117/2.3201407.14. 
  6. ^ ALMA. ALMA's Best Image of a Protoplanetary Disk. [2016年4月8日]. 
  7. ^ ASIAA. ALMA拍攝原行星盤,最佳代表作出爐!. [2016年4月8日]. 
  8. ^ Alejandro Peredo. Ground breaking ceremony for the Atacama Large Millimeter Array (ALMA). [15 November 2014]. 
  9. ^ ALMA, ASIAA. 有哪些人參與了ALMA建造?. [13 April 2016]. 
  10. ^ ALMA EPO. Final ACA Antenna Delivered: The “Morita Array”. [13 April 2016]. 
  11. ^ ALMA Open its Eyes. ALMA Press Release. 3 October 2011 [4 October 2011]. 
  12. ^ ALMA, NAOJ. 2005年9月08日 台湾の中央研究院との協定書に署名. [13 April 2016]. 
  13. ^ MoST. 中華民國科技部. [2016年4月8日]. 
  14. ^ ASIAA. 關於ALMA. ASIAA. [2016年4月8日]. 
  15. ^ ASIAA. ALMA 阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列計畫--臺灣參與的 ALMA 相關計畫. [2016-06-08]. 
  16. ^ ALMA Inauguration Heralds New Era of Discovery. ESO - European Southern Observatory. 13 March 2013 [29 April 2014]. 
  17. ^ Romero, Simon. At the End of the Earth, Seeking Clues to the Universe. New York Times. 7 April 2012 [8 April 2012]. 

外部連結[编辑]