Atacama Large Millimeter Array
L'Atacama Large Millimiter/submillimiter Array (ALMA), è il più grande progetto astronomico esistente, sviuluppato in collaborazione tra l'Europa, il Nord America, l'Asia orientale e la Repubblica del Cile. ALMA è un interferometro astronomico (link) innovativo, che comprende un array di 66 radiotelescopi da 12 e 7 metri che osservano alle lunghezze d'onda (link) millimetriche e sub-millimetriche. E' in fase di costruzione sul plateu di Chajnantor (link) a 5000 metri di altitudine nel deserto di Atacama (link), nel Cile (link)settentrionale. ALMA offrirà la possibilità di studiare la nascita delle stelle nell'universo primordiale e di ottenere immagini dettagliate della formazione delle stelle e dei pianeti nell'Universo locale. Con un costo di circa un miliardo di US dollari (link), ALMA rappresenta il telescopio in costruzione su terra più ambizioso. ALMA inizierà le osservazioni scientifiche nella seconda metà del 2011 e dovrebbe essere pienamente operativo entro la fine del 2012.
Overview
ALMA sarà un telescopio unico dal design rivoluzionario, composto inizialmente da 66 antenne di grande precisione, che opererà alle lunghezze d'onda (link) tra 0.3 e 9.6 mm. L'array avrà una sensibilità e una risoluzione di gran lunga maggiore di qualsiasi altro telescopio sub-millimitrico (link), come ad esempio il telescopio single dish James Clerk Maxwell (link) o come gli interforometri esistenti tipo il Submillimeter Array (link) o l'IRAM Plateau de Bure (link).
Le antenna 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 VLA (link) in New Mexico, US.
L'alta sensitivià è raggiunta grazie al grande numero di telescopi di cui l'array sarà composto.
I telescopi sono forniti dai partner Europei, Nord americani 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 sta contribuendo con 16 antenne (quattro da 12 m di diametro e dodici da 7m) che costituiranno l'Atacama Compact Array 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.
Storia
ALMA risulta dall'unione di idee diverse, che prendono orgine da tre diversi progetti astronomici: il Millimiter Array (MMA) per gli Stati Uniti, il Large Southern Array (LSA) per l'Europa e il Large Millimiter Array (LMA) per il Giappone.
Il maggior breakthrough ??? è avvenuto nel 1997 quando ESO (link) (European Southern Obseravatory) e NRAO (link) (National Radio Astronomy Observation) 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 del 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. Lo sfonzo è culminato nella firma dell'ALMA Agreement, il 25 Febbraio 2003 tra il Nord America e i partner Europei. In seguito a diverse discussioni (???) durate diversi anni, il progetto ALMA ha ricevuto una proposta per la partecipazione del NAOJ (link) (National Astronomical Observatory of Japan) al progetto, per cui il Giappone si sarebbe fatto onere della costruzione dell'ACA (Atacama Compact Array) e di tre ricevitori aggiuntivi, per costituire l'ALMA potenziato. Ulteriori discussioni tra ALMA e NAOJ hanno portato alla firma dell'high level Agreement il 14 settembre 2004, che ha reso il Giappone un partner ufficiale nell'ALMA potenziato, che sarebbe stato conosciuto come Atacama Large Millimiter/submillimiter Array.
Durante la fase embrionale della progettazione di ALMA, è stato deciso di impiegare antenne disegnate e costruite da celebri aziende in Nord America, Europa e Giappone, piuttosto che utilizzare un unico progetto per tutte le antenne. Ciò è principalmente dovuto a ragioni politiche. Sebbene i fornitori abbiano scelto approcci diversi nella progettazione, ogni antenna sembra poter soddisfare i requisiti molto stringenti di ALMA.
Risorse economiche
Inizialmente ALMA è stata una collaborazione al 50% tra l'European Southern Observatory (ESO) (link) e il Nord America. L'array è stato poi implementato con l aiuto di nuovi partners, ovvero Giappone, Taiwan, Spagna e Cile [1-ref]. ALMA è il progetto più grande e più costoso di sempre per un telescopio su terra che sia in fase di costruzione (stima del costo intorno a 1,3 miliardi di dollari).
Partners
- European Southern Observatory (link) e l'European Regional Support Center
- National Science Foundation (link) attraverso il National Radio Astronomy Observatory (link) e il North American Alma Science Center
- National Research Council del Canada (link)
- National Astronomical Observatory of Japan (link) (NAOJ) sotto il National Institute of Natural Science (NINS)
- ALMA-Taiwan (link) all'Academia Sinica (link) Institute of Astronomy & Astrophysics (ASIAA)
- Repubblica del Cile (link)
Assemblaggio
Il complesso verrà costruito principalmente da aziende e da università (link) Europee, Statunitensi, Giapponesi e Canadesi. Dal 2002 tre antenne prototipo sono state esaminate al sito del Very Large Array in New Messico.
La General Dynamics (link) C4 Systems è stata incaricata da Associated University, Inc. di fornire 25 antenne da 12 metri [2-ref], mentre le altre 25 antenne principale saranno costruiute dall'azienda manifatturiera europea Thales Alenia Space (link) (il contratto industriale europeo più grande di sempre). La prima antenna è stata consegnata nel 2009; a seguire una ogni mese, per terminare nel 2011.
Trasporto delle antenne al sito
Trasportare le 115 tonnellate (link) delle antenne dall'Operations Support Facility a 2900 metri di altitudine fino ai 5000 metri del sito presenta enormi problemi. La soluzione scelta è di utilizzare dei rimorchi pesanti a 24 ruote costruiti solo per questo scopo. I veicoli sono costruiti dalla Scheurle Fahrzeugfabrik (link) in Germania, ognuno dei quali è largo 10 metri, lungo 20 m e alto 6 m. Tali veicoli sono provvisti di motori diesel (link) da 500kW.
I trasporti, che hanno una posto guidatore disegnato per ospitare anche una bombola d'ossigeno, per aiutare l'autista a respirare data l'alta quota, puo' trasportare le antenne a piazzarle esattamente nel posto in cui devono essere disposte. Il primo veicolo è stato completato e testato nel giugno 2007. Entrambi i rimorchi sono stati consegnati all'ALMA Operations Support Facility (OSF) in Cile il 15 Febbraio 2008.
Nel Luglio 2008 per la prima volta un'antenna è stata trasportata dall'interno
dell'edificio di assemlaggio (Site Erection Facility) su una piattaforma esterna
per test (misura olografica della superficie dell'antenna). L'antenna è quella
disegnata dalla North American VertexRSI.
Durante la fine del 2009, le prime tre antenne sono state trasportate, una ad una, all'Array Operations Site. Alla fine del 2009, un team di astronomi e ingegneri ALMA hanno collegato le tre antenne situate al sito osservativo a 5000 metri, terminando in questo modo il primo passo dell'assemblaggio e dell'integrazione del nascente array. Collegare tre antenne che funzionino all'unisono per la prima volta, ha permesso al team ALMA di correggere quegli errori non risolvibile quando solo due anne vengono utilizzate, gettando cosi' i presupposti per osservare ad alta resoluzione. Superato questo step/passaggio/fase fondamentale. Il 22 gennaio 2010 è iniziato il commissioning dello strumento.
Collaborazione globale
L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array è uno strumento astronomico internazionale che nasce come collaborazione tra l'Europa , il Nord Amercia, l'Asia Orientale e la Repubblica del Cile. Alma è finanzata (funded) ??? in Europa dall'ESO (European Southern Observatory (link), in Nord America dal US National Science Council (NFS) (link) in collaborazione con il National Research Science Councic (link) 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 costrudione di ALMA è condotta dall'ESO, per l'Europa, dal National Radio Astronomy Observatory (link) (NRAO) che è amministrata managed ??? da Associated Universities, Inc (link) (AUI) e per l'Asia Orientale dal National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Il Joint ALMA Observatory (JAO) fornisce la guida unificata per la costruzione e l'amministrazione della costruzione, del funzionamento di ALMA.
ALMA regionale centre (ARC)
L'ALMA Regional centre (ARC) è stato ideato per essere un'interfaccia tra le comunità di utenti dei maggiori contribuenti al progetto ALMA e il JAO. Anche gli ARC sono stati divisi tra le tre maggiori regioni coinvolte nel progetto (Europa, Nord America e Asia Orientale). L'ARC europeo (guidato da ESO) è stato suddiviso a sua volta in vari notdi ARC, che si trovano in varie località europee: Bonn-Bochum-Cologne, Bologna, Onsala, IRAM (link) Grenoble, Leiden e JBCA (link) (Manchester).
Lo scopo principale degli ARC è quello di assistere gli utenti di una data comunità nella preparazione delle proposte osservative, assicurare che i programmi osservativi siano adatti agli scopi scientifici del progetto, offirre un help desk per la sottimissione delle proposte osservative e per i progammi osservativi , rilasciare i dati ai principali risponsabili dei progetti osservativi, la manutenzione dell'archivio dati di ALMA, l'assistenza agli utenti per la calibrazione dei dati raccogliendo anche i commenti degli utenti.
Dettagli del Progetto
- almeno 50 antenne (link) di 12 m di diatetro situate a Llano de Chajnantor (link) a 5000 m di altitudine, potenziato da un array compatto di 4 antenne (link) da 12 m e 12 da 7 m (il consorzio sta attuamnente considerando l ipotesi di costruire 50 o 64 antenne [1] [2]).
- uno strumento per l'Imaging (link) in tutte le finestre atmosferiche (link) tra 350 /mu m e 10 mm.
- le configurazione dell'array possono variare tra 150 m fino a 14 km
- la risoluzione spaziale (link) di 10 milliarscendi (link), 10 volte migliore rispetto a quella del Very Large Array (VLA) e 5 volte migliore del telescopio spaziale Hubble (link)
- l'abilità di offrire immagini di sorgenti grandi da alcuni arcminuti a qualche grado a una risoluzione di un arcsecondo. ????
- una risoluzione spaziale sotto i 50 m/s
- uno strumento di imaging più veloce e più flessibile del Very Large Array
- lo strumento astromonico piu sensibile al mondo nelle lunghezze d'onda millimetriche e sub-millimetriche
- detezione di sorgenti puntiformi 20 volte piu sensible rispotto al Very Large Array
- un nuovo software per la riduzione dei dati, CASA (Common Astronomy Software Applications), basato su AIPS++ (link).
Tempi scala del Progetto
| Data | Attività |
|---|---|
| 1995 | NRAO/ESO/NAOJ uniscono i test 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 divisione 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) in Socorro, New Mexico. |
| novembre 2003 | Cerimonia della prima pietra al sito ALMA. |
| settembre 2003 | Bozza d'accordo tra Nord America, Europa e Giappone per l'estensione del progetto ALMA a carico del 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 amend ??? 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 delle Fasi 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. |
| fine 2012 | Inaugurazione di ALMA. |