Atacama Large Millimeter Array

Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi (İngilizce: Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) (ALMA) (Türkçe: Atacama Büyük Milimetre Dizisi), Şili'nin kuzeyinde Atacama Çölü'nde yüksek bir platoda bulunan astronomik interferometre özellikli radyo teleskoplardır. Milimetre ölçülerinde dalgaboylarını belirlemek daha kolay olduğundan (parazitler çok daha az olduğundan) rasathane, yüksek ve kuru olması nedeniyle Atacama Çölü'nde 5.000 metre yükseklikteki Chajnantor Platosu'na kurulmuştur. 66 adet 12 metre ve 7 metre çaplarında radyo teleskoplar evrendeki milimetre ve milimetre-altı ölçülerinde dalgaboylarını araştırmaktadır. ALMA'nın evrenin erken dönemlerindeki yıldız doğumları hakkında fikir vermesi beklenmektedir.
ALMA uluslararası bir ortaklık ürünüdür. Avrupa, ABD, Kanada, Doğu Asya ve Şili ortaklığında oluşturulmuştur. 1 Milyar ABD dolarından daha fazla maliyet tutarı ile en pahalı aktif yer merkezli teleskop dizinidir. ALMA 2011 yılının ikinci yarısında bilimsel gözlemlere başladı ve ilk görüntüler 3 Ekim 2011'de basına gösterildi. Teleskoplar Mart 2013'ten bu yana tam operasyonel olarak çalışmaktadırlar.
"Alma" kelimesi İspanyolca ve Portekizce "ruh" anlamına gelmektedir.
Genel Bilgiler
İlk ALMA dizisi 66 tane yüksek çözünürlüklü antenden oluşacaktır ve 0.3 mm ile 9.6 mm dalga boyları arasında işletilecektir. ALMA'nın teleskopları, tek çanağı olan James Clerk Maxwell Teleskobu ya da bir dizi çanaktan oluşan interferometre ağı Milimetre-altı Dizisi (İngilizce:Submillimeter Array) ya da Milimetre-altı Radyo Astronomi Enstitüsü'nün Plateau de Bure tesisi gibi daha önce inşa edilmiş milimetre-altı teleskoplardan çok daha hassas ve yüksek çözünürlüğe sahiptir.
Antenler 150 metre ile 16 kilometre arasında çöl boyunca taşınabilecektir ki bu durum ALMA'ya benzer bir şekilde işletilen ABD'nin New Mexico bölgesinde bulunan Very Large Array (VLA) teleskop dizisindeki gibi uzayda daha uzak noktalara bakma niteliği kazandıracaktır.
Çok hassas bir şekilde gözlem yapma niteliği genellikle çok sayıda teleskoptan oluşan bir dizi inşa ederek elde edilebilmektedir.
ALMA'nın teleskopları Avrupa, Kuzey Amerika ve Doğu Asyalı partnerler tarafından desteklenmektedir. Amerikalı ve Avrupalı partnerlerin her biri ana diziyi oluşturacak olan yirmi beş tane 12 metre çapında anteni finansa etmiştir. Doğu Asya ise geliştirilmekte olan ALMA'nın bir parçası olarak dört tane 12 metre ve on iki tane 7 metre çapa sahip on altı antenden oluşan Atacama Kompakt Dizisi (İngilizce: Atacama Compact Array) (ACA)'ne katkı yapmaktadır.
Uzayda büyük alan kaplayan bölgeler ALMA dizisinin ana antenlerinden daha küçük çapta antenler kullanarak yani Atacama Kompakt Dizisi sayesinde belirlenmiş bir frekansta gözlemlenebilir. Antenleri birbirine daha yakın bir konuma getirmek daha büyük bir açısal genişlemeye sahip kaynakların gözlemlenmesini olanaklı kılmaktadır. Geniş alan görüntüleme yeteneğine sahip Atacama Kompakt Dizisi, ana dizi ile beraber çalışacaktır.
Tarih
ALMA'ya ilham veren 3 ana astronomik proje vardır: ABD'de bulunan Milimetre Dizisi (İngilizce:Millimeter Array) (MMA), Avrupa'da bulunan Büyük Güney Dizisi (İngilizce: Large Southern Array) (LSA) ve Japonya'da bulunan Büyük Milimetre Dizisi (İngilizce:Large Millimeter Array) (LMA).
ALMA'nın inşasına yönelik olarak ilk adımlar Ulusal Radyo Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Radio Astronomy Observatory) (NRAO) ve Avrupa Güney Rasathanesi (İngilizce:European Southern Observatory) (ESO) bir ana proje olarak MMA projesi ve LSA projesini birleştirip beraber bir proje yürütmeyi kabul ettiği zaman 1997 yılında atıldı. Bu birleşmiş dizi LSA'nın hassas frekans kapsamı ve MMA'nın mükemmel bölgesinin bir kombinasyonudur. Ulusal Radyo Astronomi Rasathanesi (NRAO) ve Avrupa Güney Rasathanesi (ESO) teknik, bilimsel ve yönetimsel gruplarla katılımcı olarak Kanada ve İspanya'nın yer alacağı (İspanya sonradan ESO'ya üye olmuştur) iki rasathane ile birlikte yürütülecek ortak bir proje başlatmak ve organize etmek için beraber çalışmıştır.
1999 yılının mart ayında bir dizi kararlar ve anlaşmaların sonucunda "Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi" ya da kısa adıyla ALMA'nın yeni diziye verilecek olan isim olduğu ve 25 Şubat 2003'te ALMA'nın simgesinin ne olacağı Kuzey Amerika ile Avrupalı katılımcılar arasında belirlenmiş oldu. ("Alma" Arapça'da "bilgili" ya da "alim" anlamına gelmektedir.) ALMA Projesi birkaç yıl süren karşılıklı görüşmeler neticesinde Japonya Ulusal Astonomi Rasathanesi (İngilizce: National Astronomical Observatory of Japan) (NAOJ)'nden bir teklif aldı. Japonya aracılığı ile Atacama Kompakt Dizisi (ACA) desteklendi ve büyük dizi için ek olarak üç tane alıcı band ile daha gelişmiş bir ALMA'nın temelleri atıldı. ALMA ve NAOJ arasındaki diğer görüşmeler sonucunda 14 Eylül 2004 yılında üst düzey bir anlaşma yapıldı. Bu anlaşmayla beraber Japonya da Atacama Milimetre/Milimetre-altı Dizisi olarak bilinen gelişmiş ALMA'nın resmi katılımcılarından birisi oldu. 6 Kasım 2003 yılında bir temel atma töreni yapıldı ve ALMA'nın logosu resmi olarak belirlendi.
ALMA'nın planlanma sürecinin henüz başlarındayken yalnızca bir tasarım kullanmak yerine Kuzey Amerika, Avrupa ve Japonya'dan tanınmış şirketlere ALMA için antenler dizayn etmesi ve inşa etmesi iş verilmesi kararlaştırıldı. Bu durum genel olarak politik sebeplerden dolayıydı. Proje ortaklarının çok farklı yaklaşımları olmasına rağmen her bir antenin tasarımı ALMA'nın sıkı gereksinimlerini karşılayabilecek nitelikte olmalıydı.
Fon
ALMA ilk olarak yarı yarıya bir işbirliği ile Ulusal Radyo Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Radio Astronomy Observatory) (NRAO) ve Avrupa Güney Rasathanesi (İngilizce:European Southern Observatory) (ESO) arasında ve daha sonra Japon, Tayvanlı ve Şilili partnerlerin yardımıyla daha büyük bir işbirliği ile işletilmeye başlanmıştır. ALMA 1.4 milyar dolar ile 1.5 milyar dolar arasında bir harcamayla inşa edilmiş en büyük ve yer tabanlı en pahalı astronomi projesidir.
Partnerler
Avrupa Güney Rasathanesi
Ulusal Radyo Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Radio Astronomy Observatory) aracılığı ile Ulusal Bilim Vakfı (İngilizce: National Science Foundation) ve Kuzey Amerika ALMA Bilim Merkezi (İngilizce:North American ALMA Science Center
Kanada Ulusal Araştırma Konseyi (İngilizce:National Research Council of Canada)
Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüsü'ne (İngilizce:National Institutes of Natural Sciences) (NINS) bağlı Japonya Ulusal Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Astronomical Observatory of Japan) (NAOJ)
ALMA-Taiwan Sinica Akademisi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (İngilizce:ALMA-Taiwan at the Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics) (ASIAA)
Şili Cumhuriyeti
Kurulum
Öncelikli olarak inşaatın kompleks kısımları Avrupalı, Amerikalı, Japon ve Kanadalı şirketler ve üniversiteler tarafından inşa edildi. Üç anten prototipi 2002 yılından beri New Mexico'daki Çok Büyük Dizi (İngilizce:Very Large Array) bölgesinde değerlendirmeye alındı.
Avrupalı şirket Thales Alenia Space diğer yirmi beş ana anteni inşa ederken, General Dynamics C4 Sistemleri ve onun SATCOM Teknolojileri anlaşmalı üniversiteler ve şirketlerce yirmi beş tane 23 metre anten inşa etmek için kontrat imzaladılar (Avrupa endüstrisindeki bugüne kadarki yer tabanlı astronominin en büyük kontratı). İlk anten 2008 yılında ve sonuncusu da 2011 yılında teslim edildi.
Antenlerin bölgeye taşınması
115 tonluk antenleri 2900 metre yüksekliğe sahip Operasyon Destek Tesisi'nden 5000 metre yüksekteki bölgeye taşımak Monster Moves:Mountain Mission belgeselinde olduğu gibi muazzam zorluklar yarattı. Çözüm olarak iki tane özel 28 tekerlekli yarı otomatik kaya kamyonlarını kullanmak seçildi. Araçlar Almanyalı şirket Scheuerle Fahrzeugfabrik tarafından üretildi ve 10 metre genişlik, 20 metre uzunluk ve 6 metre yüksekliği ile 130 tonluk bir ağırlığa sahipti. Bu dev araçlar ikiz turbo 500 kW dizel motorlarla güçlendirildi.
Yüksek irtifada sürücünün nefes almasına yardım etmek için oksijen tüpü yerleştirilmiş bir sürücü koltuğu tasarlanarak üretilen araçlar antenleri bölgeye kusursuz bir şekilde yerleştirdiler. İlk araç 2007 yılının haziran ayında tamamlandı ve test edildi. Her iki taşıyıcı araç da 15 Şubat 2008 yılında Şili'de ALMA Operasyon Destek Birimine (İngilizce:ALMA Operations Support Facility) (OSF) teslim edildi.
7 Haziran 2008 yılında bir ALMA taşıyıcısı anten montaj binasının içerisinden binanın dışında bir bölgeye test amaçlı olarak ilk defa bir anteni taşıdı (holografik yüzey ölçümleri). Bu anten Kuzey Amerikalı şirketin VertexRSI tasarımıydı.
2009 yılının sonbaharı boyunca ilk üç anten tek tek gözlem yapacakları bölgeye taşındı. 2009 yılının sonlarına doğru ALMA astronomlarından ve mühendislerinden oluşan bir ekip 5000 metre yükseklikte bulunan gözlem alanında rasathanesinin son derece gelişmiş bu üç antenini başarılı bir şekilde birbirine bağladı. Böylelikle montajın ve çiçeği burnunda olan birleşimin ilk adımı tamamlanmış oldu. Uyumlu bir şekilde çalışmaları için üç anteni birbirine bağlamak ilk defa ALMA ekibine yalnızca iki antende ortaya çıkan ve hassas, yüksek çözünürlüklü gözlem yapmaya engel olacak hataları doğru bir şekilde düzeltme imkanı sağladı. Bu önemli adımla birlikte 22 Ocak 2010'da cihazların devreye sokulması kararlaştırıldı.
28 Temmuz 2011 yılında ALMA için üretilmiş ilk Avrupalı üretimi anten uluslararası ortaklarca daha önceden bölgeye yerleştirilmiş 15 antenin yanına deniz seviyesinden 5000 metre yüksekteki Chajnantor platosuna yerleştirildi. Bu rakam ALMA'nın ilk bilimsel gözlemine başlaması için yeterli bir rakamdı ve bu durum ALMA projesi için kilit taşı niteliği taşıyordu. 2012 yılının Ekim ayında 66 antenin 43 tanesi kurulmuştu.
Bilimsel sonuçlar
İlk testlerden gelen görüntüler
2011 yılının yaz aylarındayken yeterli sayıda teleskop ile evrenin ilk anlarını gözlemek için test amaçlı ilk fotoğraf çekildi. Evrenin ilk anlarına ışık tutan bu ilk fotoğraflar bize gelecekte inşa edilmesi muhtemel olan çok daha kaliteli fotoğraflar çekebilme yetisine sahip olacak yeni dizilerin nasıl olacağı hakkında ilk işaretleri verdi.
Gözlemin amacı Anten Galaksileri (İngilizce:Antennae Galaxies) olarak bilinen ve birbiriyle çarpışarak dramatik bir şekilde şekilleri bozulan bir çift galaksiyi incelemekti. ALMA galaksilerin çarpışmasına tam olarak gözlemleyememesine rağmen bu gözlemin sonucunda bugüne kadar görülebilir ışıkla gözlemlenemeyecek olan bir yıldız oluşum bölgesindeki yoğun ve soğuk gaz bulutlarını da içeren Anten Galaksilerinin milimetre-altı dalga boyunda çekilmiş en iyi fotoğrafını elde etmemizi sağladı.
Kuyruklu yıldız çalışmaları
11 Ağustos 2014 yılında astronomlar Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisini (İngilizce: Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) (ALMA) kullanarak ilk defa detaylı olarak Coma Nebulasında bulunan C/2012 F6 (Lemmon) ve C/2012 S1 (ISON) kuyruklu yıldızlarının HCN, HNC, H2CO spektrumlarını ve bazı toz kümelerini inceledikleri çalışmalarını yayınladılar.
Gezegen oluşumu
2014 yılında Hl Tauri (Taurus takım yıldızında bulunan çok genç bir T Tauri yıldızı) yıldızını saran öngezegen diskinden birçok boşlukla birbirinden ayrılan parlak halkaların görüldüğü ve burasının bir gezegen oluşum bölgesi olduğunun işaretlerini veren bir fotoğraf yayınlandı. 2014 yılı itibarıyla teorilerin çoğu böylesine genç bir sistemde (100.000-1.000.000 yıl) gezegen oluşumunu beklemiyordu. Yeni veriler gezegen oluşumu ile ilgili teorilerin gelişimine yeni bir soluk kazandırdı. Teorilerden biri bu bölgedeki toplanma hızının oranının öngezegen diskinin kompleks manyetik alanından dolayı meydana gelebileceğini öne sürüyordu.
Küresel işbirliği
Uluslararası bir astonomi tesisi olan Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi (İngilizce: Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) (ALMA) Avrupa, Kuzey Amerika ve Doğu Asya ortaklığıyla kurulmuş Şili Cumhuriyeti'nde bulunan ortak bir işbirliği projesidir. ALMA, Avrupa'dan Kanada Ulusal Araştırma Konseyi (İngilizce:National Research Council of Canada) (NRC) ve Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (İngilizce:National Science Council of Taiwan) (NSC), Doğu Asyadan Tayvan'da bulunan Sinica Akademisi (İngilizce:Academia Sinica) (AS) ortaklığıyla Japonya Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüsü (İngilizce:National Institutes of Natural Sciences of Japan) (NINS) tarafından finanse edildi. ALMA, Avrupa adına ESO tarafından, Kuzey Amerika adına ilişkili olduğu üniversiteler ve şirketler tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Radio Astronomy Observatory) (NRAO), Doğu Asya adına Japonya Ulusal Astronomi Rasathanesi (İngilizce:National Astronomical Observatory of Japan) (NAOJ) tarafından inşa edilmiş ve işletilmektedir. Ortak ALMA Rasathanesi (İngilizce: Joint ALMA Observatory) (JAO) ALMA inşaatının ve yönetiminin ortak bir liderlik ve yönetim ile yürümesini sağlamıştır.
ALMA merkez bölgesi
ALMA merkez bölgesi (İngilizce:ALMA regional centre) (ARC) ALMA projesine büyük yatırımlar yapan kullanıcı toplulukları ve JAO arasında bir arayüz olarak dizayn edildi. ARC'ın işletilmesini mümkün hale getirmek için bu bölge üç ana bölgeye ayrıldı (Avrupa, Kuzey Amerika ve Doğu Asya). ARC'ın Avrupa bölgesi (ESO tarafından yönetilir) Avrupa boyunca uzanan Bonn-Bochum-Köln, Bologna, Ondřejov, Onsala, IRAM (Grenoble), Leiden ve JBCA (Manchester) bölgelerini içeren ARC-birimleri olarak da alt bölümlere ayrıldı.
ARC'ın temel amacı kullanıcılara destek sağlamaktı. Bu destekler gözlem önerilerine hazırlık, verimli bir şekilde bilimsel hedefleri gerçekleştirmek için toplantılar yaparak gözlem projelerini kesinleştirmek, gözlem teklifi veren ve hali hazırdaki gözlemlerle ilgili desteğe ihtiyaç duyan katılımcılar için bir çeşit yardım ofisi oluşturmak, öncelikli yatırımcılara veri sağlamak, ALMA için veri arşivi sağlamak, verilerin düzenlenmesi ve kullanıcılara geri dönüş sağlamak şeklinde sıralabilir.
Proje detayları
Yerden 5.000 metre yükseklikte bulunan 412 metre ve 127 metrelik bir anten dizisiyle geliştirilen Llano de Chajnantor Rasathanesi bölgesinde 12 metre çapındaki en az 50 anten (Uluslararası birlik şu sıralar 50 ya da 64 tane inşa etmeyi düşünüyor)
Bütün astronomik spektrumu 350 μm ile 10 mm arasında görüntüleme aracı
Yaklaşık olarak 150 metreden 14 kilometreye dizi yapılandırması
10 miliarksaniyelik (10−7 radyan) uzamsal çözünürlük, Çok Büyük Dizi (İngilizce:Very Large Array) (VLA)'den 10 kat ve Hubble Uzay Teleskobundan 5 kat daha iyi ancak hala önemli miktarda optik ve kızılötesi interferometrelerden daha az çözünürlük
Hedeflenen bölgeyi arkdakikadan bir arksaniyelik çözünürlükte fotoğraflama özelliği
50 m/s'nin altında çözünürlük hızı
Çok Büyük Dizi (İngilizce:Very Large Array) (VLA)'den daha hızlı ve daha esnek görüntüleme aracı
Milimetre ve milimetre-altı dalga boyundaki Dünya'nın en büyük ve en hassas aracı
Çok Büyük Dizi (İngilizce:Very Large Array) (VLA)'den 20 kat daha iyi noktasal algılama cihaz hassasiyeti
Veri İndirgeme sistemi olarak kullanılacak AIPS++ tabanlı yeni bir yazılım paketi olan Genel Astronomi Yazılım Uygulamaları (İngilizce:Common Astronomy Software Applications) (CASA)
Atacama Kompakt Dizisi
Atacama Kompakt Dizisi (İngilizce:Atacama Compact Array) (ACA), birbirine yakın şekilde yerleştirilmiş moleküler bulutlar ve yakın galaksiler gibi astronomik objeleri büyük açısal boyutuyla inceleyerek ALMA'nın yeteneklerini muazzam bir miktarda geliştirecek olan 16 antenin bir alt kümesidir. Atacama Kompakt Dizisine ait bu antenler Japonya tarafından üretilen ve teslim edilen dört tane 12 metre çapında ve on iki tane 7 metre çapında antenden oluşur. 2013 yılında Atacama Kompakt Dizisi, ALMA takımının Japon bir üyesi olan ve ACA'nın tasarımcısı Professor Koh-ichiro Morita, 7 Mayıs 2012'de aniden Santiago'da vefat edince Morita Dizisi olarak isimlendirilmişti.
İş bırakma
2013 yılının ağustos ayında Dünya'nın en büyük radyo teleskobunda çalışan işçiler daha iyi bir maaş ve çalışma şartı talebiyle greve girdiler. Bu astronomik çalışmaların yürütüldüğü bir rasathanesini etkileyebilecek ilk grevlerden biriydi. Rasathanesi işçi sendikasıyla anlaşmaya varmakta başarısız olduktan sonra iş bırakmalar başladı.
Sendikanın talebi %15'lik bir maaş zamıyla beraber yüksek irtifa ve izolasyon için bir tazminattı. Bu değişiklikler rasathane işletme bütçesine yaklaşık olarak %7 ya da %8 oranında bir ekleme gerektiriyordu.