Большие игрушки больших ученых: Atacama Large Millimeter Array

Как появилась самая молодая и самая дорогая обсерватория в мире, в чем ошибались маститые астрономы и почему чилийская пустыня оказалась идеальным местом для новой обсерватории, рассказывает новый выпуск цикла «Большие игрушки больших ученых».

Несколько десятилетий назад, когда радиоастрономия уже вовсю развивалась, матерые профи с сожалением говорили студентам-астрономам: «Как жаль, что на Земле никогда не будет обсерватории, которая наблюдала бы небо в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне радиоволн». 2016 год показал, что все они ошибались.

Действительно, терагерцовый диапазон (электромагнитное излучение с длиной волны от ста микрон до миллиметра) сильно поглощается парами воды, которых достаточно много в атмосфере Земли. Однако в то самое время, когда произносились эти слова, в Чили готовилось возведение достаточно большого субмиллиметрового телескопа. Почему важно изучать небо в этом диапазоне? Во-первых, «в субмиллиметрах» излучает холодная Вселенная, космическая пыль, строительный материал будущих звезд и планет, протопланетные диски. А во-вторых, именно в терагерцовом диапазоне находятся колебательные спектры самых простых органических молекул, потенциальных «кирпичиков жизни».

Первый крупный телескоп этого диапазона появился в самой первой обсерватории ESO (European Southern Observatory — Европейская южная обсерватория) в Ла-Силье. Там до сих пор стоит 15-метровая тарелка SEST — Swedish–ESO Submillimetre Telescope (субмиллиметровый телескоп Швеции — Европейской южной обсерватории). Чили оказалось очень удобным местом для «субмиллиметров». Во-первых, там очень сухо, а во-вторых, даже Обсерватория Ла-Силья находится на высоте более двух тысяч метров, что дополнительно уменьшает количество водяного пара.

Однако к рубежу тысячелетий стало понятно, что нужно строить особую субмиллиметровую обсерваторию. Там, где еще выше, еще суше. Такое место нашлось в Чили — плато Чахнантор в пустыне Атакама. Высота 5100 метров, а в самой пустыне осадков местами не было уже 150 лет. Там и суждено было разместиться «Атакамской большой [антенной] решетке миллиметрового диапазона» — именно так переводится название ALMA (Atacama Large Millimeter Array).

Грандиозное строительство уже было не потянуть одной Европе, поэтому расходы поделили на троих: деньги выделили ESO, Национальная радиоастрономическая обсерватория США (NRAO) и Национальная астрономическая обсерватория Японии (NAOJ).

Естественно, перед тем как разворачивать грандиозную стройку и налаживать все коммуникации, сначала потренировались. Неудивительно, ведь антенны будут стоять на высоте в 5100 метров, там, где дышать уже непросто; а основной центр, где будут работать астрономы и технический персонал, — двумя километрами ниже.

Страны-участницы поставили на высоте одну 12-метровую тарелку, которую назвали APEX — Atacama Pathfinder Experiment, где и отрабатывались все необходимые технологии.

После успеха установленного в 2004 году APEX плато начали обживать и другие антенны. Когда строительство завершилось, на пятикилометровой высоте находились 66 тарелок (пятьдесят четыре 12-метровых и двенадцать 7-метровых) и здание коррелятора, куда приходит сигнал со всех антенн для обработки. Конечно, в этом здании никто не живет, но постоянно находится технический персонал, сменами по шесть часов. Коррелятор — это второе по высокогорности техническое здание в мире.

Для того чтобы привозить тарелки основной обсерватории, в немецкой фирме Scheuerle Fahrzeugfabrik сконструировали два 28-колесных тягача, которые назвали в честь детей конструктора: Отто и Лора. Именно они поднимали антенны на пятикилометровую высоту, именно они сейчас растаскивают антенны по плато во время перегруппировки обсерватории.

Дело в том, что ALMA — это интерферометр. Он может вести наблюдения как в режиме «каждая тарелка сама по себе», так и в режиме, когда сигнал со всех антенн синтезируется, и тогда ALMA представляет собой один огромный субмиллиметровый телескоп. Поэтому антенны то «топчутся» на пятачке диаметром в 150 метров, то развозятся на расстояние до 16 километров.

Обсерватория работает недавно, но уже постоянно выдает массу удивительных наблюдательных результатов. Она «видит» и «фабрику» космической пыли, возникшую в разлетающихся остатках сверхновой в Большом Магеллановом Облаке, и удивительные протопланетные спирали, и сброс оболочки стареющей звездой, и самые далекие объекты в Солнечной системе.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.