ALMA
Í leit að uppruna okkar í alheiminum
Hátt á hinni afskekktu Chajnantor hásléttu í Andesfjöllum Chile.
Einu harðneskjulegasta umhverfi á Jörðinni.
Innan um eldfjöll ...
eyðimerkursléttur ...
og napra vinda ...
er ALMA — Atacama Large Millimeter/submillimeter Array — tilbúin.
Stjörnufræðingar og vísindamenn frá öllum heimshornum
hafa beðið í ofvæni eftir þessari stund í áratugi.
ALMA er stærsta stjarnvísindaverkefni heims.
En þetta er enginn venjulegur sjónauki.
Í stað þess að safna og greina sýnilegt ljós
skoðar hann gerólíkt og svo til ókannað svið rafsegulrófsins.
Með því að opna nýjan glugga út í alheiminn,
kannar ALMA eitt af síðustu ókönnuðu sviðum stjörnufræðinnar — hinn kalda og fjarlæga alheim.
Allt í leit að svörum við sumum af okkar dýpstu spurningum um uppruna okkar í alheiminum.
Hvernig verða stjörnur og reikistjörnur til?
Hvernig mynduðust fyrstu vetrarbrautirnar?
Chajnantor hásléttan í norðurhluta Chile.
Þrátt fyrir að vera í 5.000 metra hæð yfir sjávarmáli
hefur ALMA blómstrað.
Undanfarin ár
hefur meira en 50 loftnetum við komið fyrir á þessa hálægu eyðimerkursléttu.
ALMA er einstakur risasjónauki, smíðaður í samstarfi
Evrópu, Norður Ameríku og austur Asíu í samvinnu við Chile.
Sextíu og sex hágæða loftnet munu kanna alheiminn
á millímetra og hálfsmillímetra bylgjulengdum
— þúsund sinnum lengri bylgjulengdir en augað nemur.
Þetta ljós berst okkur frá sumum af köldustu
og fjarlægustu fyrirbærum alheims.
Vatnsgufa í lofthjúpi Jarðar gleypir
þetta daufa hvískur utan úr hinum dulda alheimi,
svo til að safna því verðum við að fara á mjög háan og þurran stað
— eins og Chajnantor.
ALMA verður til
Uppruna ALMA verkefnisins má rekja áratugi aftur í tímann.
Vísindamenn frá Evrópu, Norður Ameríku og austur Asíu
þróuðu þrjár mismunandi hugmyndir um nýja, stóra sjónauka
fyrir millímetra- og hálfsmillímetra mælingar.
Að lokum urðu þessar hugmyndir að einni.
Stór vísindaverkefni krefjast hnattræns samstarfs.
Saman geta þjóðirnar afrekað það sem þær gætu ekki einar.
Heildin er betri en summa hlutanna.
ALMA verkefnið varð til!
Að finna réttan stað
Finna þurfti heimili fyrir þennan nýja sjónauka
og augu manna beindust að Chajnantor.
Allir þættir staðarins, allt frá stjarnfræðilegum til veðurfræðilegra,
voru kannaðir ítarlega og daglegar mælingar á lofthjúpnum gerðar.
Niðurstaðan: Chajnantor var fullkominn staður fyrir ALMA.
Brautin rudd
Smíði hófst árið 2003 þegar brautin var rudd
að starfsstöð ALMA.
Hér í 5.000 metra hæð yfir sjávarmáli eru aðstæður
harðneskjulegar og mjög krefjandi.
Sterkir vindar.
Lágur lofthiti.
Mikil útfjólublá geislun.
Og loftið örþunnt.
Svo þunnt að starfsfólkið hér þurfti aukasúrefni
og ganga í gegnum strangar læknisskoðanir.
Tækin smíðuð
Framleiðslu á loftnetum ALMA var deilt
á milli hinna þriggja aðstandenda ALMA.
Þrjár frumgerðir voru prófaðar á prófunarstað ALMA
hjá Very Large Array í Bandaríkjunum.
Loftnetin 66 á hásléttunni eru ómissandi hlutar af ALMA.
Loftnetin safna daufu millímetra geisluninni utan úr geimnum.
Þetta eru fyrsta flokks loftnet.
Ójöfnur á yfirborðum þeirra eru minni en sem nemur þykkt pappírsarkar.
Þau er hægt að hreyfa nógu nákvæmlega til að nema golfkúlu í 15 kílómetra fjarlægð.
Og þau þurfa að standast náttúruöflin á Chajnantor!
Stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli lagði til tuttugu og fimm loftnet
National Radio Astronomy Observatory í Bandaríkjunum önnur 25
og 16 komu frá National Astronomical Observatory of Japan.
Viðleitnin var sannarlega hnattræn
því mismunandi hlutar loftnetanna voru smíðaðir á nokkrum stöðum í heiminum,
send til Chile til samsetningar
og síðan prófuð í þjónustumiðstöðinni
þar sem þau voru búin undir fyrstu mælingar á himinhvolfinu.
Fyrstu loftnetin tengd saman
Fyrsta loftnet ALMA var samþykkt og skömmu síðar
tókst að tengja tvö loftnet saman.
Nemar í hverju loftneti skrásetja fínustu blæbrigði
daufu merkjanna sem loftnetin safna.
Nemarnir eru þeir næmustu sinnar tegundar
og eru kældir með helíumgasi
niður í aðeins fjórar gráður yfir alkul.
Nýjum hæðum náð
Fyrstu tilbúnu loftnetin eru á leið
upp í stjórnstöð raðarinnar.
Tveir sérsmíðaðir flutningabílar — Otto og Lore —
flytja 100 tonna loftnetin til og frá.
Otto ekur varfærnislega upp hlykkjóttan veginn
og flytur hátækniloftnetið upp
á hásléttuna.
Í kjölfar þessa fyrsta loftnetsins komu fljótlega mörg önnur.
Að standast væntingar
Fyrstu athuganirnar með tveimur og síðan þremur
loftnetum í einu voru gerðar.
Þetta var lykilpróf fyrir ALMA röðina.
Og öll stóðust það með glæsibrag!
Millímetra og hálfsmillímetra bylgjulengdir
gefa stjörnufræðingum einstaka sýn á alheiminn.
En til að fá þá skerpu sem stjörnufræðingar krefjast,
þyrfti stakur sjónauki að vera
nokkrir kílómetrar í þvermál og ógjörlegt að smíða!
Þess í stað notar ALMA 66 aðskilin loftnet
sem hægt er að dreifa yfir sléttuna
með allt að 16 kílómetra hámarksbili.
Loftnetin eru tengd saman og merkin sem þau nema sameinuð.
Afraksturinn er einn risasjónauki, jafnstór röðinni allri,
með meiri næmni og upplausn en áður hefur þekkst.
Að skilja þessi samtvinnuðu merki
krefst hjálpar hálægustu ofurtölvu heims.
Með 134 milljónir örgjörva
sem gera 17 billjarða útreikninga á sekúndu
— jafn marga og öflugasta ofurtölva í heiminum —
sameinar ALMA ofurtölvan á Chajnantor
og ber saman merkin frá öllum loftnetunum.
Þegar sífellt fleiri loftnet bætast við á Chajnantor,
tekur þjónustumiðstöðin, stjórnstöð stjörnustöðvarinnar,
á sig mynd í aðeins þægilegri hæð eða 2.900 metra yfir sjávarmáli.
Staðurinn er iðandi af fólki allan sólarhringinn
sem stjórnar sjónaukanum,
sér um prófanir og viðhald á loftnetum og öðrum búnaði.
Og er híbýli starfsfólks ALMA
á dag- og næturvöktum í stjörnustöðinni.
Skrifstofurnar í Santiago
Í Santiago, höfuðborg gestaþjóðarinnar Chile
voru byggðar aðalskrifstofur ALMA.
Hér starfa tæknimenn, vísindamenn og stjórnendur
sameiginlegrar skrifstofu ALMA.
Sýnt fram á yfirburði
Áður en smíði sjónaukans lauk
hófust fyrstu mælingar
með hluta loftnetanna.
ALMA hafði opnað augun!
Mörg þúsund vísindamenn, hvaðanæva að úr heiminum,
kepptust um að vera á meðal fárra útvalinna sem fengju að nota sjónaukann fyrst.
Þótt loftnetin væru að 16 talsins
var ALMA þegar orðinn öflugasti sjónauki sinnar tegundar.
Fyrstu mælingar uppfylltu vonir og væntingar allra.
Loftnetsvetrarbrautirnar,
tvær mjög bjagaðar vetrarbrautir að rekast saman.
Í sýnilegu ljósi sjáum við stjörnurnar í vetrarbrautunum
en ALMA sýnir köldu, þéttu gasskýin
sem nýjar stjörnur myndast úr.
Hjarta vetrarbrautarinnar Centaurus A.
ALMA skyggnist í gegnum ógegnsæjar rykslæður sem hylja miðjuna.
Mynd af nálægri stjörnu, Fomalhaut, veitir vísbendingar
um myndun og þróun sólkerfa.
Geimryk sem fannst umhverfis brúnan dverg
bendir til þess að bergreikistjörnur
gætu jafnvel verið mun algengari í alheiminum en við töldum.
Sykursameindir fundust í kringum unga
stjörnu á borð við sólina í fyrsta sinn:
Byggingareiningar lífs á réttum stað, á réttum tíma
til að vera hlutar af nýjum reikistjörnum í mótun umhverfis stjörnuna.
Óvænt þyrilbygging í efninu í kringum öldnu stjörnuna R Sculptoris
opinberar leyndardóma deyjandi stjörnu.
Miklir straumar úr gasi
flæða yfir geil
í efnisskífunni í kringum unga stjörnu.
Lykilstig í myndun risareikistjarna
séð í fyrsta sinn.
Og allt þetta áður en röðin var fullkláruð!
Í átt að nýjum sjóndeildarhring
Vígsla ALMA markar tilkomu sjónaukans.
Ferðin hefur verið löng.
ALMA hefur vaxið úr hugmynd
í verkefni í smíðum
yfir í fullstarfhæfa stjörnustöð
og sannarlega í hnattrænt vísindasamstarf.
Í kyrrlátri en afskekktri fegurð Atacamaeyðimerkurinnar í Chile
er ALMA tiilbúin fyrir framtíðina.
Með þessum stórkostlega sjónauka
munu stjörnufræðingar um allan heim skyggnast dýpra
inn í falda leyndardóma alheimsins.
Í leit að uppruna okkar í alheiminum!
ALMA
Til allra þeirra sem drifnir eru áfram af forvitninni til að spyrja stærstu spurninganna.
Handrit: ESO; þýðing: Sævar Helgi Bragason