ALMA——“阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡”，最初計畫由歐洲南天天文台出資50%，美國和加拿大共同出資50%建造，後來陸續有多個國家和地區機構加入。建造和操作工作由美國國家射電天文台和歐洲南天天文台共同負責。全部建設完成有66台天線，是世界上最強大的射電天文觀測設備。ALMA的設計工作在1998年5月開始，於2002年完成。2003年2月，歐洲南天天文台與美國和加拿大簽署了協定，於2005年10月在智利動土興建，2013年3月13日開始運作。
基本介紹
- 中文名：阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡
- 屬性：射電天文觀測設備
- 地點：智利
- 參與國家：日本、美國等
簡介,建設完成,第一張照片,引力透鏡原理,國際協作,相關內容,
簡介
“ALMA”的全稱是“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣”，它的建設工程始於2002年，是一個以日本為主，由東亞、歐洲和北美一些國家參與的國際項目。天線陣的建設地是智利北部海拔5000米的阿塔卡馬沙漠，整個天線陣最終將有總計66個拋物面天線。 建成後的66個拋物面天線將作為1架巨大的射電望遠鏡工作，屆時“ALMA”將擁有0.01弧秒的解析度，相當於能看清500多公里外的一分錢硬幣，其視力超過“哈勃”太空望遠鏡10倍。
“ALMA”將主要用於獲得有關星系和行星演變的數據，尋找新天體以及探尋宇宙中是否存在能進化成生命的物質。
之所以將這一大型科學設備建設在智利境內，是因為這裡是全世界僅存的幾處海拔很高，並且大氣濕度很低，同時沒有受到人類光污染影響的觀測地點之一。ALMA設備對於乾燥空氣的要求尤其敏感，因為潮濕的大氣會吸收這一設備觀測波段的無線電波。
ALMA 位於海拔5000米高的安第斯山區
ALMA 位於海拔5000米高的安第斯山區在為這一大型觀測設備正式投入運行而舉行的儀式上，智利總統塞巴斯蒂安·皮涅拉稱智利的諸多自然資源之一便是完美的夜空。他說：“我相信科學已經成為近幾年來推動智利發展的主要因素之一。我為我們在天文學領域的合作夥伴感到驕傲，而ALMA正是這種合作所帶來的最新，也是規模最大的一項成果。”
建設完成
2013年3月13日，ALMA世界上最強大的射電天文觀測設備即將亮相。
儘管這一大型觀測陣列目前還尚未投入全面觀測活動，然而其已經開始取得一些突破性的科學進展。2012年，這一設備的觀測結果確認在一顆褐矮星，即所謂“失敗的恆星”周圍存在一個原行星塵埃盤。ALMA同時還對圍繞北落師門(南魚座α)運行的行星進行了觀測，並確認這些行星比原先認為的更小。
美國國家科學基金會天文學分部主管詹姆斯·列維斯塔德(James Ulvestad)在2013年3月月5日說，利用這一設備，天文學家們將可以探測到地球大小的行星。
作為天文學領域最野心勃勃的一項計畫，世界上最強大的射電天文觀測設備於2013年3月13日正式亮相。媒體評論稱，這些設備將成為人類探索宇宙道路上的里程碑，一步步揭開遮蔽我們視野的宇宙大幕。
在過去十年里，各國科學家們一直在智利查南托高原上為處於海拔5050米的“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)望遠鏡”觀測站的建設而努力，並不斷提升其觀測解析度。2013年3月13日，這一設備即將正式投入使用。
在這些射電天線中，最大的天線直徑為39英尺（約合12米），每座重達100噸，其探測到的圖像數據可媲美一座14公里直徑的射電天線效果，觀測精度足以辨別約15公里外的一顆高爾夫球。截至2013年3月13日，已有54座蝶形射電天線開始運行，剩下的12座將於2013年10月投入使用。
外界對這些觀測設備寄予厚望，稱這66座射電天線所捕捉到的深太空信號，或許能幫助人類找尋宇宙其它星球上可能存在的生命。在該觀測站工作的瑞典天文學家安德里亞斯也非常自信：“客觀說來，ALMA射電望遠鏡的強大功能超過目前世界上所有射電望遠鏡之和。”更有科學家稱，“ALMA的出現幾乎就像裸眼觀測時代突然出現瞭望遠鏡一樣，是人類觀測能力上的巨大飛躍”。
第一張照片
這是阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)拍攝的第一張照片。在這裡所展示的這張圖像綜合了來自此次ALMA，以及原先由美國宇航局哈勃空間望遠鏡設備獲取的數據。在圖像中ALMA的數據用紅色表示，哈勃的數據用藍色表示。圖像顯示一個遙遠的星系由於受到前景星系的強大引力作用，其發出的光發生扭曲，形成引力透鏡效應。
宇宙星暴現象
宇宙星暴現象據英國《每日郵報》報導，建成投入使用的世界上最強大的射電天文望遠鏡：阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)拍攝了它的第一批圖像，其中就包括這張有如幽靈般的遙遠星系照片。這是一個“星暴星系”，所謂“星暴”是指在這個星系中正以驚人的速度產生出新生的恆星，數量可能是每年數十萬顆。相比之下，我們的銀河系目前的恆星產出率大約是每年1顆。
引力透鏡原理
這張圖示解釋了著名的引力透鏡效應的成因：來自遙遠背景星系的光線被前景星系的引力彎曲，造成後方星系成像的扭曲，形成所謂的“愛因斯坦環”。在這一效應中背景星系的星光儘管會被扭曲，但同時也會被增亮，就像是凸透鏡聚光效應一般。
引力透鏡原理
引力透鏡原理在這張圖像中，這個紅色的弧形所代表是便是一個正在快速產生恆星的星系——我們此時正在目睹的是大約120億年前的情景。當時這裡發出的光直到現在才抵達我們的眼睛裡。而這個紅色弧形中央包圍著的那個白色亮點則是另外一個更加遙遠也因此更顯暗淡的星系。
科學家們已經知道星暴現象在早期宇宙要比在當代宇宙中更加普遍，然而我們卻難以具體確定這種“早期”究竟是多早。這一次，藉助這一建設在南美洲國家智利境內海拔16400英尺(約合5000米)高度荒漠中的強大望遠鏡陣列，科學家們的觀測結果發現這一狂暴的年代可能要比我們原先構想的更早。對超過20個星系進行觀察之後科學家們得到結論，星暴現象平均發生的時間是在大約120億年前，此時的宇宙僅有大約20多億年的年齡。這一數值將我們此前的認識向前整整推進了10億年。
國際協作
阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)是一個大型的國際間天文合作項目。來自歐洲，北美和東亞的各國(地區)參與其中，藉助南美洲國家智利境內得天獨厚的觀測條件建設了這一史上最偉大的射電天文設施。歐洲南方天文台(ESO)，美國國家自然科學基金(NSF)，加拿大國家研究委員會(NRC)，中國台灣“中央研究院”(AS)，日本國家自然科學研究所(NINS)等機構共同參與了該項國際科學設施的建設工作。全部建成之後這一大型射電觀測陣列將擁有66台大型天線，耗資超過15億美元，其觀測的解析度將達到哈勃空間望遠鏡的10倍。而要想使用單面射電望遠鏡天線達成這樣的解析度，那么這塊天線直徑將需要10英里(16公里)。
2013年3月12日拍攝的ALMA望遠鏡近景
2013年3月12日拍攝的ALMA望遠鏡近景英國萊切斯特大學天文學教授安德魯·布萊恩(Andrew Blain)在《自然》雜誌的一篇文章中寫道：“這一設施擁有超越哈勃的觀測能力，並能獨立對宇宙中不同位置的遙遠星系進行觀測。ALMA將為我們繪製一幅遠比現在更加完整的宇宙畫卷。”
相關內容
建造過程中的ALMA望遠鏡陣列，此時這一設備只建成了最早的4台射電天線，孤獨矗立於智利海拔5000米的荒漠之中。
建造過程中的ALMA望遠鏡陣列在所有被觀測的星系中有兩個星系最為遙遠，事實上它們的光發出時宇宙大爆炸才剛剛過去10億年。在其中一個這樣的遙遠星系中，ALMA設備甚至檢測到了水的信號——這是迄今人們檢測到水存在的最遙遠距離紀錄。根據這篇已經發表在《自然》雜誌上的文章稱，這些遙遠的，正孕育大量恆星的星系中，有一部分星系的亮度相當於4000萬個太陽。
這些圖像的拍攝是由ALMA設備捕捉來自這些遙遠星系中的氣體發出的無線電波信號後取得的。在扣除由於宇宙膨脹效應造成的誤差之後，天文學家們可以計算出這些光在宇宙空間中實際運行的距離，從而準確地確定這些遙遠星系在宇宙和時間中的位置。
喬奎因·維利亞(Joaquin Vieria)是此次研究的第一作者，來自美國加州理工學院。他表示：“觀測的星系越遙遠，你所回溯的時間便越古老。因此通過觀察不同距離處的星系，我們可以描繪出宇宙在其137億年的歷史中是如何逐漸演變的。”
ALMA望遠鏡項目英國方面負責人，英國盧瑟福·阿普爾頓實驗室的布萊恩·埃里森(Brian Ellison)教授表示：“在如此艱難的環境下建造並安裝如此規模的觀測設備，其間所面臨的困難是巨大的。”他說：“這是所有參與這項工作的工作人員的智慧，技術和不屈不撓精神的結晶。他們的努力不僅確保瞭望遠鏡設備的順利建成，甚至已經開始取得第一批驚人的觀測成果。已故的蘋果公司創始人史蒂夫·賈伯斯曾經說，每當有一項革命性的產品問世，它將改變一切。而如果你有機會參與到這樣一項產品的創造過程當中，那將非常幸運。ALMA設備的問世毫無疑問地將改變我們對宇宙的認識，而對於我個人來說，建造這個大型望遠鏡陣列的過程就像是連續66次參與到製造一樣革命性產品的過程之中。”
ALMA上空的南半球夜空星軌