Most complex ground-based observatory - ALMA - opens its eyes
http://www.physorg.com/news/2011-10-complex-ground-based-observatory-alma.html
October 3, 2011
(PhysOrg.com) -- 人類最複雜的地面天文觀測台，Atacama Large Millimeter/submillimeter Array（ALMA，阿塔卡馬大型毫米／次毫米陣列）正式開放給天文學家了。第一張釋出的影像，來自一具仍在建構當中的望遠鏡，揭露宇宙的一瞥，那在可見光與紅外線望遠鏡下無法窺見全貌。來自全世界各地的數千位科學家爭相成為第一批能利用這種新天文學工具探索宇宙某些最暗、最冷、最遠以及最隱密秘密的少數幾位研究者。
目前，在 ALMA 最終 66 具無線電天線裡，約有三分之一在智利北方海拔 5000 公尺的 Chajnantor 高原構成了成長中的陣列。這些無線電天線間隔只有 125 公尺而非最大的 16 公里。雖然仍在建構中，不過 ALMA 已成為同款望遠鏡中最棒的 -- 一如大批天文學家申請時間，利用 ALMA 進行觀測所反映出來的盛況。
"即使在這個非常早期的階段，ALMA 已優於所有其他次毫米陣列。達到這個里程碑，是對 ALMA 夥伴中，來自世界各地的許多科學家與工程師令人印象深刻的表現的一種禮讚，他們使它成為可能，" Tim de Zeeuw 表示，ESO（ALMA 在歐洲的夥伴）總負責人。
ALMA 以毫米與次毫米波長的光觀測宇宙，那比可見光波長長約一千倍。利用這些較長的波長，使天文學家能研究太空中的超冷天體 -- 諸如稠密的宇宙塵埃雲氣以及來自恆星與行星形成的氣體 -- 以及早期宇宙中距離非常遙遠的天體。
ALMA 與可見光以及紅外線望遠鏡極度不同。那是一種連結天線的陣列，作用如同單一個巨大的望遠鏡，而且它能偵測的波長比可見光長許多。因此，其影像與一般所熟悉的宇宙圖像十分不同。
ALMA 團隊為了準備第一輪科學性觀測，稱為 Early Science，過去幾個月以來都在忙著測試觀測台的系統。其測試結果之一是第一張發表自 ALMA 的影像，儘管那仍是一個成長中的望遠鏡。絕大部分用來建立這張觸鬚星系（Antennae Galaxies，因長的像蟑螂觸鬚而得名）影像的觀測，僅用到 12 座一同運作的天線 -- 遠少於即將用在第一次科學觀測的數量 -- 而且天線也靠十分接近。這些因素都使得這張新影像不過是對即將到來的一種體驗。當觀測台成長，有更多天線加入且陣列變得更大時，其觀測銳利度、效率以及品質都將大幅增加。
（下面節譯相關的觀測計畫）
ALMA 在影像中揭露某些無法在可見光看見的東西：形成新恆星的稠密冷氣體雲。這張是有史以來最佳的觸鬚星系次毫米波長影像。像這樣的觀測將有助於我們了解星系碰撞如何產生新的恆星。
在 Early Science 第一階段 9 個月期間，ALMA 只能批准約一百件計畫。然而，過去幾個月來自世界各地熱切的天文學家已遞交超過 900 件觀測提案。九倍的超額申請成就一項望遠鏡紀錄。那些申請成功的計畫都是基於它們的科學價值、區域多樣性（regional diversity）以及它們與 ALMA 主要科學目標的相關性。
其中一項獲選的 ALMA Early Science 觀測來自 Harvard-Smithsonian 天體物理學中心的 David Wilner。該團隊的目標是離地球 33 光年遠，年紀只有我們太陽 1% 的恆星 AU Microscopii。他們將拍攝該星的微行星（planetesimals）所組成的「誕生環（birth ring）」 -- 稠密的小行星帶，那有可能是未見行星的標記，Wilner 等人將與另一組申請觀察這顆恆星的歐洲團隊共享觀測資訊。
適棲行星的尋找，通常從尋找遠方太陽系中的水分開始。碎屑盤（Debris discs）也被認為可能含有滿是冷凍水分、氣體，甚至是有機分子 -- 生命的天體化學 -- 的崎嶇冰塊。
來自智利大學的 Simon Casassus 等人觀測，具有氣體與塵埃盤的恆星 HD142527，一顆離地球 400 光年遠的年輕恆星，其塵埃環有個大間隙，可能是巨行星的形成所刻劃出來的。間隙之外的環，足以形成一打木星般大小的行星。在間隙之內，如氣態物質足夠的話，仍可形成一顆年輕的氣態巨行星。ALMA 將測量間隙內的的氣體質量與物理狀態。
此外，離我們有 2.6 萬光年遠，位於銀河中心的 Sagittarius A*（人馬座 A*）無線電源，可能是一個質量約太陽 4 百萬倍的超重黑洞。由於氣體與塵埃介於我們與它們之間，所以無法使用我們的可見光望遠鏡觀測。不過 ALMA 有能力看穿這個銀河黑幕，看見 Sagittarius A* 的誘人光景。
日本東京大學的大内正己（Masami Ouchi）將使用 ALMA 來觀測 Himiko（卑彌呼），一個非常遙遠（古老）的星系，每年至少產生 100 個與太陽相當的恆星，而且被一個巨大、明亮的星雲所圍繞。以一般的望遠鏡觀測無法解釋為何它為何如此明亮而且發展出如此巨大、炙熱的星雲。透過 ALMA 他們將觀測形成恆星的星雲以及追蹤內部的運動與活動，他們最終將明白在宇宙黎明時期，星系是如何形成的。
在 Early Science 觀測期間，ALMA 將繼續它在 Chilean Andes 的建構階段，那遙望位於 Atacama 沙漠之內的 Chajnantor 平原。每個新的、具氣候裝甲（climate-armoured）的天線將透過光纖纜線連結。來自於每個遠方天線的視野將透過一部世上最快的專用超級電腦 -- ALMA correlator -- 組合成一幅大視野。這部電腦每秒可完成 1.7x10^16（1.7 京，17 千兆 (quadrillion)）次計算。
到了 2013 年，ALMA 將會是一個 16 公里寬的陣列，由 66 個超精確毫米／次毫米波無線電天線構成，所有的天線如同一個望遠鏡般一起運作，並且由 ALMA 在歐洲、北美以及東亞的多國夥伴所建造。
The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of Europe, North America and East Asia in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded in Europe by the European Southern Observatory (ESO), in North America by the U.S. National Science Foundation (NSF) in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science Council of Taiwan (NSC，國科會) and in East Asia by the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan. ALMA construction and operations are led on behalf of Europe by ESO, on behalf of North America by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), which is managed by Associated Universities, Inc. (AUI) and on behalf of East Asia by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.
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國科會投資2千萬美元 加入ALMA 台美尋找宇宙起源
李宗祐／台北報導 中國時報 2008.01.29
國科會昨日宣布，與美國國家科學基金會合作，投資二千萬元美加入「ＡＬＭＡ」北美計畫團隊，全力投入星球演化和尋找宇宙起源等天文科學研究！之前，中央研究院已於二○○五年宣布投資一千六百萬美元，與日本合作參與世界最大地面天文台建造計畫「ＡＬＭＡ」。
國科會與美國國家科學基金會（ＮＳＦ）昨日在台北召開台美科技合作年會，由國科會副主委楊弘敦與ＮＳＦ副主委陳繁昌（美籍港裔數學科學家）共同宣布上述會議結論。
ＡＬＭＡ（阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列）是我國繼二○○一年參與歐洲粒子物理研究中心「大型強子對撞機」建造計畫後，再度參與的最大型國際合作計畫，合作協議書已分別送我國行政院和美國國務院審核中。
中研院天文及天文物理研究所長賀曾樸表示，ＡＬＭＡ由北美、歐洲和日本等三個主要團隊合作推動，計畫以十二億美元在智利阿塔卡瑪沙漠建造由六十六座天線組成的陣列電波望遠鏡，為有史以來最大規模的地面天文台計畫。觀測波長○．三到九毫米，可以看到哈伯太空望遠鏡無法觀測到的範圍，影像解析度達哈伯望遠鏡的十倍，靈敏度為現有同波段望遠鏡的一萬倍。
賀曾樸指出，由於北美和日本團隊各擁有ＡＬＭＡ三分之一的使用權，台灣科學家可分別跟美國和日本提出觀測研究申請，相當於擁有三分之二的使用權，有助培育我國天文科學研究人才，也可促成國際合作研究。
中研院天文所研究員陳明堂指出，ＡＬＭＡ建造完成後，天文學家可進一步研究太陽系中的行星、衛星、彗星等各種星球如何形成，以及星系中心的超大質量黑洞如產生、找到宇宙和生命的起源，說不定連外星人都找得到！他強調，台灣參與ＡＬＭＡ計畫最重要的目的是，建造最好的儀器，等待最優秀的科學家來使用。
◆ 中央社新聞小百科：ALMA計畫
中央社 2008-01-29
（中央社記者何宏儒台北二十八日電）美國國務院已審查同意台灣參與史上最大規模地面天文台ALMA興建計畫，該計畫內容包括1個由50座直徑12米天線組成的主陣列，及由4座12米、12座7米天線所組成之輔陣列；興建完成後，其探測影像將較哈柏太空望遠鏡解析度高10倍，且速度較現有毫米波及次毫米波段儀器快1萬倍。
ALMA 係 Atacama Large Millimeter/submillimeterArray 的縮寫，意即「Atacama 大型毫米及次毫米波陣列」。
ALMA計畫係美國、歐洲、日本3大團隊共同合作的大型國際天文計畫，刻於智利北部海拔5000公尺Chajnantor高原上興建中；興建期間預計10年，而天文台未來將可運轉逾50年。
中央研究院天文及天文物理研究所籌備處特聘研究員兼主任賀曾樸表示，ALMA望遠鏡的解析度為哈柏太空望遠鏡10倍，而速度可達目前任何一座相同波段望遠鏡1萬倍以上，靈敏度極高。
他說，ALMA支援的波段介於0.3毫米到9毫米，其最佳解析度高達0.004角秒光之外，還可看到光譜線；透過該極高靈敏度陣列，將可研究廣泛科學主題。
舉例來說，未來可透過ALMA研究太陽系行星的氣候型態、銀河系內行星與恆星的形成、活躍星系核內的氣體運動，以及宇宙最早期之高紅移星系的形成等。
另外，研究單位亦將利用ALMA觀測年輕類日恆星周圍的原行星盤，取得分辨率高達數個天文單位的影像，使研究人員藉以偵測原行星盤內，因行星形成而產生的潮汐隙（tidal gaps）。
中研院天文及天文物理研究所籌備處指出，中研院地球科學研究所，以及國立台灣大學、清華大學、中央大學、成功大學、台灣師範大學、私立淡江大學等台灣研究單位皆參與該計畫，其所屬天文學家亦已積極準備未來可執行之科學計畫。
地表最強天文儀 台灣取得觀測資格
【聯合晚報╱記者林進修/台北報導】2011.10.25
台灣天文團隊再度在國際大放異彩。中央研究院天文及天文物理研究所參與的「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列」，進入為期9個月的先期科學觀測階段，而台灣天文團隊也在競爭激烈的觀測研究計畫申請案中，成功取得8件，占入選112項的7%，表現亮眼。
2013年竣工 位於智利高山上
「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列」 (ALMA)位於智利北方5000公尺的高山上，是目前人類在地表建造最強大的一座天文觀測儀，由歐洲、美國、日本與智利共同合作建置，2013年竣工時，整個陣列將有66座天線，主陣列散佈在直徑16公里的廣大範圍內。
66座天線組成的ALMA，威力到底有多強大？中研院天文所助研究員李景輝比喻說，如果一個人站在屏東墾丁的海邊，將可看到台北101大樓頂上的一枚一塊錢硬幣，不難想像其威力。
ALMA計畫已於今年9月30日正式開放學術使用，近900件國際研究團隊提出的觀測研究計畫中，最後入選112件，台灣取得其中8件，7件來自中研院天文所，1件來自清華大學。
中研院天文所助研究員王為豪博士所領導、以ALMA來觀測早期宇宙的「伽瑪射線爆宿主星系」計畫，是通過觀測計畫審查的臺灣天文計畫之一，這幾天已觀測到一些令人振奮的現象，可望解開不同星系產生不同恆星之謎。
中研院將用來探索恆星形成
王為豪表示，伽瑪射線爆發是宇宙中能量最強的爆炸事件。許多伽瑪射線爆，被認為是因遙遠星系裡的大質量恆星死亡而發生的，但全球天文學界對於宿主星系的理解還很薄弱，使得我們對星系產生恆星的形成過程，也相對不足。
2002年10月4日，一顆在伽瑪射線爆宿主星系的恆星爆炸，其所發出伽瑪射線爆出現如銀行系般的亮度，也被全球各大天文觀測團隊偵測到。然而，這個亮度只維持短短幾天，隨即消失在浩瀚無垠的宇宙中。
李景輝比喻，如果把宇宙當成一個暗房，這顆恆星爆炸所產生的亮光，就像是有人在暗房裡按了一下閃光燈，雖讓大家看到他人在哪裡，但隨著閃光燈熄滅，暗房又恢復一片漆黑，再也找不到這個人。
「伽瑪射線爆宿主星系」計畫就是透過威力強大的ALMA陣列天線，在幽暗的天際找尋這顆恆星。王為豪表示，他們對準這顆被命名為「GRB021004」的恆星，觀測到氣體及塵埃，推估這顆恆星的樣貌。一旦更明瞭宿主星系的特性以及它和伽瑪射線爆間的關連，便能更有效利用伽瑪射線爆，進一步探測宇宙最遙遠、最早期的星系。
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