Een nieuwe set ontvangers die op antennes van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) is geïnstalleerd, heeft het eerste licht bereikt. ermee, ze vestigden een nieuw record voor de langste golflengten die zichtbaar zijn met de radioarray. De prestatie heeft een venster geopend op het universum dat voorheen ontoegankelijk was met de telescoop, dankzij een internationaal team van ingenieurs, waaronder ingenieurs van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

Wetenschappers bereikten het eerste licht met de Band 1-ontvanger op 14 augustus, 2021, met succesvolle waarnemingen van de rand van de maan, gevolgd door de eerste succesvolle interferometrietestwaarnemingen met twee Band 1-ontvangers op 17 augustus, en verwerving van het eerste radiospectrum op 27 augustus. Tijdens de tests, wetenschappers observeerden en ontvingen met succes signalen van meerdere hemellichamen, inclusief de planeten Venus en Mars van het zonnestelsel, Orion KL - een cluster van sterren in een moleculaire wolk, VY Canis Majoris - een rode hyperreus variabele pulserende ster, en quasar 3C 279.

ALMA observeert het heelal over een breed bereik van radiogolflengten binnen het millimeter- en submillimeterbereik van het elektromagnetische spectrum met behulp van gespecialiseerde ontvangers. De 66 antennes van ALMA waren voorheen uitgerust met acht verschillende ontvangers, werkend bij golflengten van 3,6 mm (ALMA Band 3) tot 0,3 mm (ALMA Band 10). Deze nieuwe Band 1-ontvangers zijn gevoelig voor radiogolven tussen 6 en 8,5 mm lang, uitbreiding van het vermogen van de antennes om meer golflengten van licht van verre kosmische bronnen te detecteren.

"Deze nieuwe band zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe stofschijven die we rond veel jonge sterren zien uitgroeien tot planeten. Het zal ons ook veel gedetailleerdere beelden geven van heet plasma in clusters van sterrenstelsels en rond quasars, en help ons verre te detecteren, door stof verduisterde sterrenstelsels die nog onbekend zijn, " zei Brian Mason, NRAO Staf Wetenschapper. "ALMA's locatie op het zuidelijk halfrond, gecombineerd met het grote aantal antennes en deze nieuwe ontvangers, zal ongekende centimeter-golflengte weergaven van hemellichamen in onze eigen melkweg en daarbuiten mogelijk maken."

De golflengtegevoeligheid van een radioastronomie-ontvanger is slechts zo goed als de componenten waaruit het is gemaakt. Twee van de meest kritische componenten van Band 1, de ruisarme versterkers (LNA's) en de lokale oscillatoren (LO's), werden gebouwd in het Central Development Laboratory (CDL) van de NRAO. "LNA's spelen een sleutelrol bij het maximaliseren van de gevoeligheid van ontvangers op ALMA en andere radioastronomie-ontvangers en LO's zorgen ervoor dat deze kan worden afgestemd, " zei Bert Hawkins, directeur van het CDL. "Ontwerp en productie van deze twee kritieke subsystemen vereisen zeer gespecialiseerde kennis en vaardigheden. Dat is waar CDL om de hoek komt kijken."

Geluidsarme versterkers zijn de actieve component die zich het dichtst bij de antenne in een radioastronomieontvanger bevindt, en als een resultaat, een cruciale rol spelen in hun werking. "De rol van ruisarme versterkers is om de ruisprestaties van de algehele ontvanger in te stellen, dus het is een belangrijk onderdeel van het systeem, "zei Hawkins. "Om dit te doen, het moet heel weinig ruis toevoegen aan het systeem, hoge winst hebben, en een voldoende dynamisch bereik hebben over de golflengten die worden waargenomen, en dit doen is een specialiteit van ons LNA-team bij CDL."

Lokale oscillatoren produceren signalen die, in combinatie met versterkte signalen uit de ruimte, converteer de signalen naar lagere frequenties. "De beste manier om een ​​lokale oscillator te begrijpen, is dat het ons in staat stelt om signalen uit de ruimte op te nemen, die zijn ingebed met wetenschappelijk bruikbare informatie, maar te hoge frequenties hebben om verder te verwerken, en converteer ze naar frequenties waar we kunnen filteren, digitaliseren, en proces om een ​​beeld te vormen zonder de nuttige wetenschappelijke informatie binnenin te bederven, " zei Hawkins. "De kunst van het bouwen van een goede lokale oscillator is om een ​​apparaat te maken dat een sterke, ruisvrij, afstembaar signaal - nog een andere specialiteit van CDL. In feite, we hebben alle LO's voor ALMA gebouwd."

De ontwikkeling van Band 1 werd geleid door het Taiwanese Academic Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), met ondersteuning van een internationaal team bestaande uit NRAO, het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan (NAOJ), het Herzberg Instituut voor Astrofysica in Canada, het National Chung-Shan Institute of Science and Technology (NCSIST) in Taiwan, en de Universiteit van Chili. De Universiteit van Chili hielp bij het ontwikkelen en produceren van optische elementen voor de Band 1-ontvangers, inclusief lenzen en hoornantennes.

Eerder, CDL ontwikkelde ALMA's Band 6-ontvangers, die gevoelig zijn voor radiogolven tussen 1,1 en 1,4 mm lang (frequenties tussen 211 en 275 GHz). Band 6 is een van de wetenschappelijk meest productieve ontvangers die op ALMA wordt gebruikt.