Atacama Large Millimeter Array

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una asociación internacional entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en colaboración con la República de Chile, es el mayor proyecto astronómico del mundo. Se trata de un interferómetro revolucionario que comprende un conjunto de 66 radiotelescopios de 12 y 7 metros de diámetro destinados a observar longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. El proyecto está siendo construido en el espectacular llano de Chajnantor, a 5.000 m de altitud, en el desierto de Atacama, zona norte de Chile. ALMA revolucionará la astronomía moderna al permitirnos vislumbrar la formación de las estrellas en los albores del Universo y obtener imágenes extremadamente detalladas de estrellas y planetas en proceso de nacimiento. Avaluado en más de 1.000 millones de dólares, es el telescopio terrestre más ambicioso que se está construyendo. ALMA comenzará las observaciones astronómicas durante el segundo semestre de 2011 y debiera estar plenamente operativo a fines de 2012.

Presentación

Primeras dos antenas de ALMA unidas para formar un interferómetro.

Tres antenas de ALMA unidas por primera vez por un sistema de interferometría.

ALMA formará un único telescopio de diseño revolucionario, compuesto inicialmente de 66 antenas de gran precisión que operarán en longitudes de onda de 0,3 a 9,6 mm. El conjunto tendrá una sensibilidad y una resolución muy superiores a las de los telescopios submilimétricos existentes como el telescopio de un solo reflector James Clerk Maxwell o las demás redes interferométricas como el Submillimeter Array o el observatorio Plateau de Bure de IRAM.

Las antenas podrán desplazarse en el desierto recorriendo distancias que van de 150 m a 16 km, lo que proporcionará a ALMA un poderoso “zoom” variable, de funcionamiento similar al del VLA en Nuevo México, EE. UU.

La gran sensibilidad que tendrá se debe principalmente a la gran cantidad de telescopios que tendrá el conjunto.

Los telescopios son proporcionados por los socios europeos, norteamericanos y asiáticos de ALMA. Los socios norteamericanos y europeos ya han encargado 25 antenas de 12 metros de diámetro que compondrán el conjunto principal. Asia del Este proporcionará 16 antenas (4 de 12 metros de diámetro y 12 de 7 metros) que formarán el Conjunto Compacto Atacama (ACA, en su sigla en inglés) y se incorporarán al proyecto ampliado de ALMA.

Al utilizar estas antenas más pequeñas del ACA, se podrá generar imágenes de zonas más amplias a ciertas frecuencias. El hecho de poder acercarlas más también permitirá generar imágenes de fuentes con mayor extensión angular. El ACA trabajará con el conjunto principal para incrementar la capacidad de este último para generar imágenes de amplias zonas.

Historia

Prototipos de antenas de ALMA en la Instalación de Prueba de ALMA.

La luna sobre el Cerro Chajnantor en el ocaso.

ALMA nació de una fusión de ideas a partir de tres proyectos astronómicos: el Millimeter Array (MMA, ‘Conjunto Milimétrico') de EE. UU., el Large Southern Array (LSA, 'Gran Conjunto del Sur’) de Europa y el Large Millimeter Array (LMA, ‘Gran Conjunto Milimétrico’) de Japón. En 1997 se dio el gran paso cuando el Observatorio Europeo Austral (ESO, en su sigla en inglés) y el Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO, en su sigla en inglés) acordaron dar inicio a un proyecto que combinara el MMA y el LSA en un único emprendimiento, que posteriormente se bautizaría como ALMA. El proyecto combinaba la sensibilidad del LSA con la cobertura de frecuencia y la altitud superior del MMA. ESO y NRAO trabajaron juntos en grupos técnicos, científicos y de gestión para definir y organizar un proyecto conjunto, sumando la participación de Canadá y España (que no formaba parte de ESO en la época).

A esta decisión siguió una serie de resoluciones y acuerdos, incluida la elección, en marzo de 1999, de "Atacama Large Millimeter Array" (ALMA), como nombre del proyecto. Estos esfuerzos culminaron en la firma del acuerdo que instituyó ALMA el 25 de febrero de 2003 entre partes norteamericanas y europeas. Tras varios años de negociación, el Proyecto ALMA recibió una propuesta del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, en su sigla en inglés) para proporcionar el Conjunto Compacto Atacama (ACA, en su sigla en inglés) y tres receptores de banda adicionales para el conjunto principal, ampliando así el Proyecto ALMA. Las negociaciones entre ALMA y NAOJ se tradujeron en la firma de un acuerdo de alto nivel el 14 de septiembre de 2004 que marcó la entrada oficial de Japón al Proyecto ALMA ampliado, llamado desde entonces Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.

Durante las primeras etapas de planificación de ALMA, se decidió encargar la construcción de las antenas a distintas empresas de renombre en Norteamérica, Europa y Japón en vez de limitarse a un solo diseño, debido principalmente a razones políticas. Aunque los proveedores han utilizado métodos muy distintos, cada uno de los diseños presentados parece cumplir con los estrictos requisitos de ALMA.

Financiamiento

En un principio ALMA fue una colaboración en partes iguales entre el Observatorio Europeo Austral (ESO, en su sigla en inglés) y socios norteamericanos. El conjunto fue ampliado con la ayuda de socios japoneses, taiwaneses, españoles y chilenos. ALMA es el proyecto astronómico terrestre más grande y costoso en construcción actualmente (está evaluado en 1.300 millones de dólares estadounidenses).

Socios

• Observatorio Europeo Austral y European Regional Support Center (Centro Europeo de Apoyo Regional).
• Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. a través del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO) y North American ALMA Science Center (NAASC, 'Centro Científico ALMA Norteamericano).
• Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRCC, en su sigla en inglés).
• Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), en el marco de National Institutes of Natural Sciences (NINS, ‘Institutos Nacionales de Ciencias Naturales’).
• ALMA-Taiwán, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica (ASIAA, en su sigla en inglés).
• República de Chile.

Ensamblaje

Una de las antenas en construcción.

El complejo será construido principalmente por empresas y universidades europeas, estadounidenses, japonesas y canadienses. En las instalaciones del VLA en Nuevo México se han realizado pruebas con tres prototipos de antena desde 2002.

General Dynamics C4 Systems fue contratada por Associated Universities, Inc. para proporcionar 25 antenas de 12 m, mientras que al fabricante europeo Thales Alenia Space se encargó de la construcción de las otras 25 antenas del conjunto principal (esto dio origen al contrato industrial más cuantioso que se haya firmado en Europa). La primera antena fue entregada en 2008, y el resto se despachará a razón de una antena por mes hasta 2011.

Vista panorámica del progreso en las instalaciones de ALMA.

Traslado de las antenas al lugar del proyecto

Vista del llano de Chajnantor donde se aprecia, en el centro, el lugar donde se construye ALMA.

El traslado de antenas de 115 toneladas desde el Centro de Operaciones (OSF, en su sigla en inglés), situado a 2.900 m de altitud, hasta el emplazamiento del proyecto, a 5.000 m, es una tarea sumamente delicada. Para ello, se optó por utilizar dos camiones autocargadores de 28 llantas hechos a medida por Scheuerle Fahrzeugfabrik en Alemania. Cada uno tiene 10 m de ancho, 20 m de largo y 6 m de altura, pesa 130 t, y está equipado con motores a diesel de 500 kW.

Los camiones cuentan con un asiento de conductor dotado de un tanque de oxígeno para ayudar a respirar a gran altitud y son capaces de recoger las antenas y colocarlas con gran precisión en los lugares previstos. El primer camión quedó listo y superó las pruebas en julio de 2007. [4] Ambos fueron entregados al Centro de Operaciones en Chile el 15 de febrero de 2008.

El 7 de julio de 2008, uno de los camiones transportó por primera vez una antena, que trasladó desde el interior de una de las Instalación de Montaje (SEF, en su sigla en inglés) hasta una plataforma al aire libre para realizar pruebas (mediciones holográficas de superficie). Se trataba de una antena de diseño norteamericano VertexRSI.

Durante el otoño de 2009 se trasladaron las primeras tres antenas, una por una, hasta el Sitio de Operaciones del Conjunto (AOS, en su sigla en inglés). A fines de 2009, un equipo de astrónomos e ingenieros de ALMA combinó con éxito las señales de tres antenas en el sitio de observación del proyecto, a 5.000 m de altitud, concluyendo así la primera etapa de ensamblaje e integración del incipiente conjunto. Al combinar por primera vez las señales de tres antenas, el equipo de ALMA pudo corregir errores que surgen cuando se utilizan apenas dos antenas, lo que allanó el camino para la generación de imágenes precisas y de alta resolución. Tras alcanzarse este hito, se dio inicio a la puesta en marcha del observatorio el 22 de enero de 2010.

Colaboración internacional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este, en colaboración con la República de Chile. ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO, en su sigla en inglés); en Norteamérica, por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de la Ciencia (NSC) de Taiwán; y en Asia oriental por el Instituto Nacional de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en alianza con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y las operaciones de ALMA son dirigidas en nombre de Europa por ESO, en nombre de Norteamérica por el Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO) –administrado a su vez por Associated Universities, Inc. (AUI)– y en nombre de Asia del Este por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) concentra la dirección del proyecto y es responsable por las tareas de gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Centro Regional de ALMA (ARC)

El Centro Regional de ALMA (ARC, en su sigla en inglés) fue diseñado para servir de interfaz entre las comunidades de usuarios de los principales contribuidores del Proyecto ALMA y el Joint ALMA Observatory. Las actividades de operación del ARC también han sido divididas según las tres principales regiones que participan en el proyecto (Europa, Norteamérica y Asia del Este). El ARC europeo (encabezado por ESO) ha sido subdividido en nodos ARC ubicados en Europa, en Bonn-Bochum-Colonia, Bolonia, Onsala, IRAM (Grenoble), Leiden y JBCA (Manchester).

La meta principal de cada ARC es: asesorar a la comunidad de usuarios en la preparación de propuestas de observación, cerciorarse de que los programas de observación cumplen con sus metas científicas, administrar un mesón de ayuda para la presentación de propuestas y programas de observación, entregar la información a los investigadores principales, mantener la base de datos de ALMA, ayudar a ajustar los datos y proporcionar información de retroalimentación a los usuarios.

Detalles del proyecto

Una noche estrellada en ALMA.

• Al menos 50 antenas de 12 m de diámetro situadas a 5.000 m de altitud en el llano de Chajnantor, secundadas por un conjunto compacto de 4 antenas de 12 m y 12 antenas de 7 m.
• Instrumento de generación de imágenes en todas las ventanas atmosféricas entre 350 μm y 10 mm.
• Configuraciones del conjunto con separaciones de 150 m a 15 km
• Resolución angular de 10 miliarcosegundos, 10 veces más precisa que el Very Large Array (VLA) y 5 veces superior a la del telescopio espacial Hubble. La resolución podrá aumentar 10 veces (o incluso hasta 1 microarcosegundos en longitudes de onda de 1 mm)^[1] mediante interferometría de base ancha con el radiotelescopio LLAMA.^[2]
• Capacidad de generar imágenes de tamaños entre minutos de arco y grados con una resolución angular de un segundo de arco
• Resolución de velocidad inferior a 50 m/s
• Instrumento de generación de imágenes más rápido y versátil que el VLA
• Instrumento más grande y sensible del mundo en las longitudes de onda milimétricas y submilimétricas
• Sensibilidad de detección de fuentes 20 veces superior a la del VLA

Cronología

Referencias

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Atacama Large Millimeter Array. Commons

Wikinoticias

• Artículos en Wikinoticias: El radiotelescopio más grande del mundo comienza sus operaciones en el norte de Chile