First Light für ALMA-Upgrade

Dank neuer Empfänger, die an den Antennen­schüsseln des Obser­vatoriums angebracht wurden, kann das Atacama Large Milli­meter/Submilli­meter Array (ALMA) in Chile jetzt in einem neuen Bereich des elektro­magnetischen Spektrums beobachten. Die neuen Empfänger können Radio­wellen mit Wellen­längen zwischen 1,4 und 1,8 Millimeter erfassen – ein Bereich, der vorher von ALMA unberührt blieb. Die Aufrüstung ermöglicht es Astro­nomen, schwache Signale von Wasser im nahen Universum nach­zuweisen.

ALMA beobachtet Radio­wellen aus dem Universum im unteren Energie­bereich des elektro­magnetischen Spektrums. Mit den neu instal­lierten Band-5-Empfängern blickt ALMA zukünftig auf einen ganz neuen Teil dieses Radio­spektrums und schafft damit neue, interes­sante Beo­bachtungs­möglich­keiten. Der euro­päische ALMA-Wissen­schaftler Leonardo Testi erläutert dessen Bedeutung: „Die neuen Empfänger machen es in Zukunft wesent­lich einfacher, Wasser aufzu­spüren – eine Voraus­setzung für das Leben, so wie wir es kennen, in unserem Sonnen­system und in weiter ent­fernten Regionen unserer Galaxie und darüber hinaus. Sie ermöglichen es ALMA außerdem, im primor­dialen Universum nach ioni­siertem Kohlen­stoff zu suchen.“

Die einzig­artige Lage von ALMA, 5.000 Meter hoch auf dem unfrucht­baren Chajnantor-Plateau in Chile, macht eine solche Beobachtung überhaupt erst möglich. Da Wasser auch in der Erd­atmosphäre vorhanden ist, haben Beobachter in weniger erhöhten und weniger ariden Umgebungen deutlich mehr Schwierig­keiten, den Ursprung der Emission aus dem Weltraum zu bestimmen. Die große Empfind­lichkeit und die hohe Winkel­auflösung von ALMA bewirken, dass auch schwache Signale von Wasser im nahen Universum bei dieser Wellen­länge abge­bildet werden können.

Der von der Group for Advanced Receiver Deve­lopment (GARD) am Onsala Space Obser­vatory der Chalmers University of Techno­logy in Schweden ent­wickelte Band-5-Empfänger wurde bereits mit dem SEPIA-Instrument des APEX-Teleskops getestet. Diese Beobach­tungen waren auch entscheidend für die Auswahl geeig­neter Ziel­objekte der ersten Empfänger­tests mit ALMA. Die ersten Empfänger wurden im ersten Halbjahr 2015 von einem Konsortium bestehend aus der Nether­lands Research School for Astronomy (NOVA) und GARD in Zusammen­arbeit mit dem National Radio Astro­nomy Obser­vatory (NRAO), das den lokalen Oszil­lator zu dem Projekt beigetragen hat, gebaut und an ALMA ausge­liefert. Die Empfänger sind nun instal­liert und werden für den Einsatz vorbereitet.

Um die neu instal­lierten Empfänger zu testen, wurden Beobach­tungen von mehreren Objekten gemacht, darunter die kolli­dierenden Galaxien Arp 220, eine masse­reiche Stern­entstehungs­region in der Nähe des Zentrums der Milchstraße sowie ein staub­haltiger roter Über­riesen­stern, der bald sein Lebensende erreicht haben und in einer Supernova-Explosion enden wird. Um die Daten auszu­werten und ihre Qualität zu überprüfen, versam­melten sich Astro­nomen zusammen mit tech­nischen Spezialisten der ESO und des euro­päischen ALMA Regional Centre (ARC) am Onsala Space Obser­vatory in Schweden für eine „Band 5 Busy Week“ des Nordic ARC Node. Die end­gültigen Ergeb­nisse wurden gerade erst der welt­weiten astro­nomischen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt.

Team­mitglied Robert Laing von der ESO ist opti­mistisch, was die Aussichten für die ALMA-Band-5-Beobach­tungen betrifft: „Es ist sehr spannend, diese ersten Ergeb­nisse von ALMA Band 5 mit einer begrenzten Zahl von Antennen zu sehen. Die hohe Empfind­lichkeit und Winkel­auflösung der vollen Anordnung an ALMA-Antennen wird es uns ermög­lichen, detail­lierte Unter­suchungen von Wasser in einem breiten Spektrum von Objekten durch­zuführen, ein­schließlich ent­stehender und entwickel­ter Sterne, des inter­stellaren Mediums und der Regionen in der Nähe von super­masse­reichen Schwarzen Löchern.“

ESO / JOL