ALMA radiotelescopen in Chili kijken het verst

Door Robin93 gepubliceerd in Wetenschap en onderwijs

d189a41c9fa63756858f7c6657952dcb_medium.ALMA is op dit moment het nieuwste en grootste fenomeen op astronomisch gebied op aarde. ALMA is de afkorting voor de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en bestaat uit in totaal 66 radioschotels. Elk ervan heeft een diameter tussen de 7 en 12 meter. De radioschotels kunnen in de ruimte kijken op millimeter- en submillimetergolflengtes.

Hoe kwam men tot ALMA?

In de jaren 1990 ontstond er zowel bij Amerikaanse, als bij Europese en Japanse astronomen behoefte aan nieuwe telescopen met een ander frequentiebereik dan waar men tot dan toe de beschikking over had. Er kwamen tenslotte drie verschillende plannen op tafel: De Millimeter Array of MMA van de Amerikanen, de Large Southers Array of LSA van de Europeanen en de Large Millimeter Array van de Japanners. In 1997 besloot men de krachten te bundelen; men kwam overeen om de MMA en de LSA samen te voegen in wat nu ALMA is geworden.

0384df2ef481da671f7bab4d83341308_medium.De samenwerking begon met een aantal wetenschappelijke, technologische en logistieke teams om het gezamenlijke project op te starten. In 1999 was men het eens over de plek en de naam, maar het duurde nog tot 25 februari 2003 voordat de bevestigende ALMA-overeenkomst tussen de partijen werd getekend.

Vestigingsplek ALMA in Chili

Voor deze specialistische en verre waarnemingen heeft men een hooggelegen plek op aarde gezocht waar de dampkring op zijn dunst was voor de waarneming van deze millimeter- en submillimeterstraling. Uiteindelijk kwam het Chajnantorplateau in de Atacamawoestijn in Noord-Chili in beeld. Het Chajnantorplateau ligt op ruim 5.000 meter boven de zeespiegel. Daarnaast wordt de Atacamawoestijn algemeen beschouwd als de droogste plek op aarde, dus van storende weersinvloeden – anders dan een constante stugge wind over de vlakte - kan in feite geen sprake zijn.

Bouw van ALMA

d9fe337f4f324d119fd52c88b785c8cf_medium.De bouw van zo’n groot complex op deze ijle hoogte was vanzelfsprekend geen sinecure en duurde van 2008-2011. Het complex werd gebouwd door voornamelijk Europese, Amerikaanse en Japanse ondernemingen. Waar de radiotelescopen allemaal op het hoge Chajnantorplateau werden gebouwd, werd het servicegebouw (Operations Support Facility) waar de sterrenkundigen de radioschotels aansturen een stuk lager gebouwd om de werkcondities zo aangenaam mogelijk te houden en het aantal hoogtezieken te beperken.

Kosten van ALMA

Niet alleen in aard, hoogte en mogelijkheden is het ALMA-complex astronomisch, ook op het gebied van de kosten was dit zo. Naar schatting heeft het ambitieuze project tot nu toe ongeveer EUR 1,3 miljard (!) gekost. Maar daarvoor heb je dan wel een heldere en – vooral belangrijk – een verdere kijk vanaf de aarde in het heelal. Vanaf 2011 werd ALMA al uitgebreid getest, op 13 maart 2013 werd het complex officieel geopend en in gebruik genomen.

Wat doen de ALMA-radioschotels?

De 7 en 12 meter brede schotels zijn ontworpen om millimeter- en submillimeterstraling in de ruimte op te sporen. Deze straling zit voor wat betreft de golflengte ergens tussen radiostraling en zichtbaar licht in. Het biedt een voor ons nog onbekende blik op het heelal. Tot nog toe onbekend, omdat bijna overal op aarde de atmosfeer eigenlijk te ondoorzichtig is voor deze straling die ook nog eens door water en waterdamp kan worden geabsorbeerd. Enkel op een plek waar de lucht extreem droog is en waar door de grote hoogte de atmosfeer veel dunner is, kunnen deze soorten straling worden waargenomen.

496b42c4e68c17ac6323691b32eaf034_medium.

Boven: 19 radiotelescopen in een cluster.

Elke radiotelescoop kan één signaal in een bepaalde frequentieband opnemen. De sterrenkundigen kunnen dan ook kiezen uit negen verschillende frequentiebanden met elk een eigen ontvanger. De hoogtste frequentieband (nummer 9) is overigens gebouwd door aan het project deelnemende Nederlandse astronomen. In werkelijkheid ziet elke radiotelescoop maar één pixel van de millimeter- of submillimeterstraling in de ruimte, maar elke telescoop kijkt onder een iets andere hoek. Een supercomputer kan de afzonderlijke beelden echter samenbrengen en tot een geheel maken waaruit een ruimtelijk beeld ontstaat – dit (beeld samenstellen aan de hand van individuele data) wordt ook wel interferometrie genoemd.

Het belang van interferometrie

4f4f3bd4d2cb70244ff62ebe76f20e76_medium.Bij een optische telescoop (die kijkt naar zichtbaar licht) wordt de scherpte van de beelden vooral bepaald door de grootte van de spiegel. Hoe groter die is, hoe kleiner en fijner de details zijn die je kunt zien. Op dit moment wordt er in Europe bijvoorbeeld gebouwd aan de European Extra Large Telescope (E-ELT) – met een spiegel van maar liefst 39 meter doorsnee - die in 2024 in de ruimte moet gaan kijken. Voor de golflengte waarop de ALMA-radioschotels ‘kijken’, zou echter een spiegel van circa 250 meter doorsnee per radiotelescoop moeten worden gebruikt, hetgeen nog niet kan worden gemaakt. Interferometrie is daarom voorlopig de beste manier om een ruimtebeeld samen te stellen. De schotels kunnen namelijk met enorme verladers tot wel 16 kilometer uit elkaar worden geplaatst; in dat geval kunnen ze samen een resolutie halen die gelijk staat aan één denkbeeldige schotel met een middellijn van 16 kilometer! Hierdoor kunnen beelden worden binnengehaald die wel tien keer zo scherp zijn als die van de ruimtetelescoop Hubble.

Grote astronomische ontdekkingen van ALMA tot nu toe

Leidse Stofval

395555c64b7adcf78def2be594101cb3_medium.Astronomiestudente Nienke van der Marel en haar mentor (hoogleraar, astronome en astrofysica Ewine van Dishoeck) van de Universiteit Leiden hadden via ALMA beelden gemaakt van een schijf stof en gassen rondom een ster. Uit soortgelijke schijven kunnen uiteindelijke planeten ontstaan, maar over het wordingsproces daarvan is nog veel onduidelijk. In Leiden zag men wel dat een opeenhoping van stof aan één kant van de ster plaatsvond - wellicht onder invloed van een beginnende zwaartekracht - hetgeen zij een ‘stofval’ (in het Engels ‘dust trap’) noemden. Dit zou wel eens een klein puzzelstukje kunnen zijn in het begrip van het ontstaan van een planeet. Theoretische modellen laten namelijk zien dat deze stofval (en mogelijk verdergaande samenklontering) in ieder geval belemmert dat de ster het stof kan aanzuigen/verbranden. Van der Marel studeerde er cum laude op af.

Onzichtbare metgezel

79047406fa4b32051c3407d9e8b1e1f8_medium.Relatief koele sterren (rode reuzen) hebben vrijwel altijd een enorme omvang. In korte periodes van een paar (aardse) eeuwen kunnen ze enorm opzwellen, materiaal van de buitenschil afstoten en weer krimpen. Deze periodes worden ook wel thermische pulsen genoemd. Via ALMA werd de rode reus R Sculptoris driedimensionaal in beeld gebracht. Hierop was te zien dat de schil van het afgestoten materiaal een spiraalvormige structuur had en was verbonden met een centrale ster, hetgeen erop wees dat R. Sculptoris een dubbelster moest zijn met een (voor ons) onzichtbare metgezel. Verder kon men uit de afstand tussen de spiraalwindingen afleiden dat de laatste thermische puls van deze rode reus ongeveer 1.800 jaar geleden plaatsvond en circa 200 jaar duurde.

Vroegrijp heelal

b1b919a2113c0711d73258d7a8993496_medium.Spectaculair is ook dat ALMA beelden binnenhaalde van extreem verre sterrenstelsels waarvan het licht vertrok toen het nog heel ‘jong’ was. Hieruit kwam een grote ontdekking naar voren die de kennis over het ontstaan van het heelal sterk beïnvloedde. Op de beelden bleken veel van de later sterrenproducerende babystelsels veel jonger te zijn dan werd gedacht; ze zouden al zijn ontstaan toen het heelal nog maar 2 miljard jaar oud was (1/7 van de huidige leeftijd). Tegelijkertijd lieten de beelden zien dat deze babystelsels echter veel ‘volwassener’ waren dan verwacht; er waren bijvoorbeeld al in aanleg moleculen te ontdekken van waterstof, zuurstof en koolstof. Het heelal bleek dus een stuk sneller op gang te zijn gekomen dan tot nu toe altijd werd aangenomen.

Planeet X?

82c2f179da880714ddff05daccefa97c_medium.Net buiten ons eigen zonnestelsel, voorbij Pluto, zwerft naar men aanneemt een donkere en vrijwel onzichtbare planeet die zo’n sterke zwaartekracht bezit dat het de baan van alle objecten in de ruimte rondom kan beïnvloeden. Wellicht kan deze mysterieuze ruimteganger – ook wel hypothetisch aangeduid als planeet 9 of ‘planeet X’ – verantwoordelijk worden gehouden voor de soms vreemde afwijkingen in de banen van onze buitenste planeten. Na uitgebreide observaties met behulp van ALMA hebben wetenschappelijke teams in zowel Mexico als Zweden kort geleden bekend gemaakt dat zij niet één, maar twee extreem massieve objecten hebben waargenomen die zich door het gebied aan de buitenkant van ons zonnestelsel zouden bewegen! Verder onderzoek hiernaar is inmiddels gestart.

 

954209423fa5c123fc34a7f3e03d5f7d_medium.Copyright: Robin93.

(2016) Foto's: Office.microsoft.com, Wikimedia Commons.

 

Zie voor andere artikelen bijvoorbeeld ook:

Hubble-telescoop-al-ruim-25-jaar-op-pad-in-de-ruimte

Wetenswaardigheden-over-de-maan

Wetenswaardigheden-over-de-zon

of via:

https://tallsay.com/robin93

https://robin93artikelen.wordpress.com/

03/12/2016 13:30

Reacties (11) 

1
14/07/2017 09:07
U bent niet ingelogd. Wilt u nu inloggen of een account aanmaken?
https://tallsay.com/page/4294990714/het-verst-afgelegen-sterrenstelsel

Kreeg Alma deze ook te zien? ;-)
1
14/07/2017 09:28
Geen idee, deze zal misschien toch te ver zijn geweest om vanaf de aarde te zien.
1
14/07/2017 09:29
Dat laatste denk ik ook.
1
04/12/2016 10:17
1
04/12/2016 00:50
Nooit van gehoord, en uitermate boeiend.
1
04/12/2016 08:27
Zo'n typisch wetenschappelijk megaproject waarover je pas hoort als er een grote ontdekking in het nieuws komt.
1
03/12/2016 15:09
Mooi artikel.
1
03/12/2016 14:08
Goed artikel! Zeer boeiende materie en dito resultaten, maar dat mag misschien ook wel, gezien de kosten van dit astronomische complex.
1
Robin93 tegen Asmay
03/12/2016 14:12
Zeker waar.
1
03/12/2016 14:07
Interessant artikel. Duidelijk uitgelegd.
1
03/12/2016 13:58
Enorm knap allemaal, deze astronomische ontdekkingen. Maar wat een desolate plek om te werken!
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert