LLAMA vil leke med ALMA

Argentina og Brasil planlegger ett enslig radioteleskop, LLAMA. De håper å gjøre seg uunnværlige, og få innpass hos ALMA, kjempeobservatoriet i nærheten.
26.8 2011 05:00

ALMA er det største astronomiske prosjektet noensinne.

Når det er ferdigbygget neste år, vil 66 antenner med en diameter mellom sju og 12 meter peke opp mot den klare, mørkeblå himmelen på verdens tørreste sted, Atacamaørkenen i Chile.

ALMA ser ikke synlig lys, slik som et vanlig teleskop. Det ser heller ikke de lengre radiobølgene, slik som et vanlig radioteleskop.

Ser stjerners fødested

ALMA, eller Atacama Large Millimeter Array, vil se de millimeterlange mikrobølgene som kalles EHF, eller ekstremt høye radiofrekvenser. Disse radiobølgene er bare rundt en millimeter lange.

Men av og til er en millimeter nok. Og astronomene er interessert i dette bølgeområdet, blant annet fordi det kan brukes til å se hvordan stjerner og solsystemer fortsatt fødes i skyer av gass og støv.


Andreas Jaunsen

- Slike gasskyer har så lav temperatur at de hovedsakelig stråler i bølgelengdene som ALMA kan observere, sier Andreas Jaunsen. Han er astronom, og har i mange år vært tilknyttet European Southern Observatory, som er med på ALMA-prosjektet.

Høyt og tørt

Så interessante er disse millimeterbølgene, at Europa, USA, flere asiatiske land og Chile sammen har brukt over en milliard dollar på å bygge ALMA.

- Observasjonene starter i høst, og i 2012 eller 2013 står det etter planen helt ferdig, forteller Jaunsen.

ALMA ligger på Chajnantor-platået i Atacamaørkenen. Stedet er ideelt, fordi det ligger i 5000 meters høyde. Her er lufta både tørr og tynn.

- I millimeterområdet blir strålingen fra verdensrommet stanset av vanndamp i lufta, forteller Jaunsen.

Jo mindre vanndamp og jo tynnere luft, desto mer radiostråling når fram til antennene. Og ikke bare fjerne, kjølige gasskyer er i kikkerten.

Ser solatmosfæren

En av de som håper å få bruke Alma er nemlig solforskeren Sven Wedemeyer-Böhm ved Institutt for teoretisk astrofysikk på Universitetet i Oslo.

- ALMA er konstruert også for solobservasjoner, forteller han.


Sven Wedemeyer-Böhm

Wedemeyer-Böhn har utviklet en teoretisk modell for solas atmosfære. Den modellen håper han skal få bryne seg mot observasjoner av sola fra ALMA.

Mesteparten av det synlige lyset vi ser fra sola, kommer fra et lag som kalles fotosfæren.

- Millimeterbølgene viser oss strålingen høyere opp, i det som kalles kromosfæren, forteller Wedemeyer-Böhm.

Ved å endre bølgelengden han observerer på, kan han se forskjellige lag av solas atmosfære.

- Å få arbeide med dette instrumentet vil være veldig ettertraktet, sier han.

Leke med storesøster

Drømmen om å få bruke ALMA vil Wedemeyer-Böhm dele med mange andre astronomer. Konkurransen om timene i kontrollrommet vil bli hard.

Og nå prøver argentinske og brasilianske astronomer å rykke framover i køen. De planlegger å bygge sin enslige 12 meters antenne, kalt LLAMA. Så vil de gjøre seg attraktive ved å tilby et samarbeid mellom LLAMA og ALMA.

Men hvilken interesse har storesøster ALMA av å leke med lillebror LLAMA? Hva kan en enslig antenne tilby en klynge på 66 antenner?

Svaret ligger i hvordan antennene kombineres for å lage en stor superantenne.

Mange antenner små …

En parabolantenne er som en radiolinse, et brennglass som samler radiostråler istedenfor lys. Jo større brennglasset eller radiolinsa er, desto kraftigere blir strålingen i fokuspunktet. Bildet som linsa former, blir også skarpere.

Ideelt kunne astronomene ønsket seg en gigantantenne med en diameter på mange kilometer. Men en slik konstruksjon ville bli tilnærmet umulig tung, for ikke å si vanskelig å dirigere mot forskjellige himmelretninger.

Derfor må de nøye seg med en god nestbestløsning. De bygger mange mindre antenner.

Disse antennene blir som små segmenter av en større antenne. Astronomene kan så danne seg et bilde av hvordan signalet fra den imaginære kjempeantenna ville vært.

Det store bildet

Det gjør de ved å sammenligne signalene fra enkeltantennene. Radiobølgene fra hver antenne svinger ikke nøyaktig i takt, men forstyrrer hverandre, eller interfererer i spesielle mønstre. Disse mønstrene kan settes sammen for å danne det store bildet.

Derfor kalles også denne typen imaginære superantenner storskala interferometri.

- Jo større avstanden mellom de ytterste antennene er, desto større forstørrelse kan astronomene oppnå, og desto mindre detaljer kan de se, sier Andreas Jaunsen.

Zoomlinse

Antennene i ALMA kan flyttes. Står de nær hverandre, blir antennene som en imaginær vidvinkellinse. Men antennene kan kjøres opptil 16 kilometer fra hverandre, og da zoomer de innover som en sterk telelinse mot Universets fjerneste egner – eller sola.


Figuren viser hvordan kromosfæren til sola kunne se ut i et område uten kraftige magnetfelt, basert på modellen til Wedemeyer-Böhm. Utregningen er gjort 25.august 2011.

- Med så stor forstørrelse kan vi se svært små detaljer i kromosfæren på sola. Vi vil også trenge å ta flere bilder i minuttet, for kromosfæren forandrer seg raskt. ALMA vil gi oss begge mulighetene, sier Wedemeyer-Böhm.

- ALMA vil også trolig oppdage mange nye himmelobjekter. Og når romteleskopet Planck sveiper over store synsfelt i dette millimeterområdet av radiobølgene, kan ALMA zoome inn og studere de samme områdene i detalj, sier Jaunsen.

Teleforsats

Så entrer lille LLAMA scenen. Og nå blir det lettere å forstå hvorfor den kan gjøre seg uunnværlig. LLAMA er nemlig ikke 16 kilometer fra antennene i ALMA. Den vil etter planen bli bygget på høysletten i Argentina, 200 kilometer unna.

- Med en slik avstand kan forstørrelsen ved optimale forhold økes ytterligere 12,5 ganger, sier Jaunsen.

LLAMA vil altså fungere som en slags teleforsatslinse for ALMA. Astronomer fra Argentina og Brasil møttes tidligere denne måneden i São Paulo i Brasil for å diskutere strategien videre.

Pengespørsmål

Det hele er selvsagt også et spørsmål om penger. Delstaten São Paulo har sitt eget forskningsråd, FAPESP, med store økonomiske ressurser. De er foreløpig avventende.

- Når forskere kommer til oss med slike ideer, spør vi først om det er forskningsmiljøer som vil dra nytte av ideen her i São Paulo eller Brasil, sier forskningsdirektør i FAPESP Carlos Henrique de Brito Cruz i en pressemelding fra organisasjonen.

Og nytteverdien kan øke hvis astronomene i ALMA fatter interesse for å bruke LLAMA.

Kan bli nyttig

- Jeg tror det kan være interessant i enkelte prosjekter, sier Jaunsen.

- Argentina har ikke like gode klimatiske forhold som Chile, men forskjellene er mindre kritiske for radioteleskoper enn for optiske teleskoper. De kan bare brukes når det er helt skyfritt.

- Å bruke den økte oppløsningen som LLAMA-antennen gir ville helt sikkert være interessant for meg, supplerer Wedemeyer-Böhm.

Han studerer også atmosfæren til kjøligere stjerner enn sola, og de stråler i bølgelengdene rundt en millimeter.

- Den store avstanden mellom ALMA og LLAMA kan bli verdifull i denne sammenhengen, sier Wedemeyer-Böhm.

Chilensk suksess

Hvis flere tenker som ham, kan effekten for Brasil og Argentina bli stor. Andreas Jaunsen har sett en tilsvarende effekt i Chile på nært hold.

Fra 2000 til 2005 var han nemlig fast ansatt astronom på et annet observatorium i Chile, ESOs Very Large Telescope.

- Chilenske astronomer startet fra scratch for 15-20 år siden, og har fått tilført veldig mye kunnskap og erfaring, takket være det faktum at store internasjonale observatorier ble bygget i den ideelt beliggende Atacama-ørkenen i deres hjemland, forteller Jaunsen.

- For 20 år siden var det kanskje ett eller to universiteter i Chile som tilbød astronomi som fag. I dag har alle universitetene sterke astronomi-miljøer.

- Observatoriene tiltrakk seg toppnavn innen astronomien fra mange land, og chilenerne kunne dra nytte av deres kunnskaper til kursing av astronomer i Chile. I dag gjør chilenske astronomer seg sterkt gjeldende i internasjonale miljøer, forteller Jaunsen.

En del av hemmeligheten bak suksessen ligger i en avtale som sikrer chilenske astronomer fem prosent av observasjonstiden på de kostbare observatoriene.

Håper på Chile-effekten

Nå håper også brasilianske og argentinske astronomer på en slik gyllen anledning.

- Forskerne innenfor radioastronomi er svært interessert, og er spesielt motivert av muligheten for tilgang til ALMAs instrumenter, sier Marta Rovira. Hun er president i det argentinske forskningsrådet CONICET.

Men Brasil står ikke bare som en fattig fant med en enslig skålantenne for å tigge tid på ALMAs antennepark. Jaunsen kan fortelle at Brasil som første ikke-europeiske land også har meldt seg inn i ESO-samarbeidet. ESO er en av samarbeidspartnerne bak ALMA, sammen med blant annet USA og Japan.

- Brasil har store nasjonale problemer, for eksempel tap av regnskog. Likevel satser landet stort på grunnforskning, blant annet i ESO, forteller Jaunsen.

Norge står utenfor

- Norge er ett av få land i verden som virkelig har råd til å investere i denne type infrastruktur, men står utenfor ESO-samarbeidet, fortsetter Jaunsen.

Han har arbeidet i mange år for en norsk tilknytning, og mener at norske astronomer ville ha stor nytte av det ESO kan tilby.

- Men grunnforskningen står generelt i lav kurs i Norge, og fagfeltet observasjonsastronomi i Norge er nå i ferd med å dø som følge av manglende politisk vilje til å satse på blant annet dette fagfeltet., sier Jaunsen.

Wedemeyer-Böhm håper likevel på å kunne få tilgang til ALMA for å prøve ut sine teorier om solen.

Må samarbeide med ESO-medlem

- Siden Norge ikke er medlem av ESO, må jeg eventuelt samarbeide med en astronom fra et land som deltar i ALMA-prosjektet, forteller han.

- Da blir vedkommende ført opp som hovedansvarlig, eller Principal Investigator, for forskningsprosjektet, sier Wedemeyer-Böhm.

Og en slik hovedansvarlig kan altså teoretisk sett også komme fra det nyslåtte ESO-medlemmet Brasil.

Hvis LLAMA-prosjektet blir godkjent, vil Brasil bidra med penger, og Argentina med land og infrastruktur til antennen, heter det i pressemeldingen fra São Paulos forskningsråd FAPESP.

Lenker:

Pressemelding fra FAPESP om LLAMA

Norsk nettside fra ESO om ALMA-observatoriet

ALMAs offisielle nettside

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Emneord