Schon seit vielen Jahren wird das Studium astronomischer Objekte mit Hilfe großer Teleskope durch gewaltige Antennenanlagen ergänzt, die Radiowellen untersuchen, die aus dem Weltall zur Erde gelangen. Eine der größten und modernsten Anlagen dieser Art ist das Atacama Large Millimeter Array, abgekürzt ALMA, im südlichen Chile.
Was ist das Atacama Large Millimeter Array (ALMA)?
Es handelt sich um das gegenwärtig leistungsfähigste Teleskop seiner Art überhaupt. Das ALMA-Teleskop untersucht Radiowellen mit Wellenlängen zwischen 0,32 bis 3,6 Millimeter. Das Radioteleskop befindet sich in der Atacama-Wüste an einem Standort in etwa 5.000 Metern Höhe. Der Standort ist sehr unwirtlich und abgelegen, mit dem nächsten Ort mehr als 50 Kilometer entfernt. Für astronomische Beobachtungen ist die Stelle jedoch ideal geeignet, weil die Radiowellen dieser Wellenlänge vom Wasserdampf in der Erdatmosphäre stark absorbiert werden. Bedingt durch die große Höhe über dem Meeresspiegel und der trockenen Luft in der Atacama-Wüste sind die Störfaktoren am Standort des ALMA so gering wie möglich. Das Atacama Large Millimeter Array ist ein praktisches Beispiel für erfolgreiche wissenschaftliche Kooperation auf internationaler Ebene. Das Teleskop wurde unter Beteiligung von Instituten aus Europa, den USA, Kanada, Chile, Japan und Taiwan gebaut. Die Planung des Teleskops begann bereits im Jahr 1998. Im Jahr 2003 wurde der Grundstein gelegt und 2011 nahm das ALMA den wissenschaftlichen Betrieb auf. Seine volle Leistung erreichte das Teleskop im März 2013, als auch die offizielle Einweihung erfolgte. Im Juni 2018 erschien der 1.000. Artikel in einer Fachzeitschrift, dessen Grundlage Forschungen mit dem Radioteleskop bildeten. Das Atacama Large Millimeter Array ist die höchst gelegene astronomische Forschungsstätte der Welt.
Welche Instrumente kommen zum Einsatz?
Das englische Wort array bedeutet so viel wie Anordnung. Genau das ist das ALMA auch: eine Anordnung mehrerer Antennen, die zusammengeschaltet werden können. Genaugenommen besteht das Radioteleskop aus 50 Antennen von je 12 Metern Durchmesser, die gemeinsam arbeiten. Sie werden unterstützt von 4 weiteren Antennen von je 12 Metern Durchmesser und 12 etwas kleineren Antennen, die Durchmesser von je 7 Metern haben. Die Antennen sind beweglich angeordnet und können in Abständen von 150 Metern bis 14 Kilometer auf den Millimeter genau platziert werden. Zur Ausstattung gehören deswegen 2 Transportwagen, die das Bewegen der Antennen übernehmen. Bei maximalen Abstand funktioniert das ALMA wie ein gigantisches Radioteleskop mit einer Antenne von 14 Kilometern Durchmesser. Damit können Untersuchungen in nie zuvor erreichter Genauigkeit vorgenommen werden.
Was wird mit Hilfe des ALMA erforscht?
Radiostrahlung der Wellenlänge, die vom ALMA-Teleskop erfasst wird, stammt von sehr kalter Materie im Weltall, deren Temperatur nur wenige Grad Kelvin über dem absoluten Nullpunkt liegt. Derartige Strahlung wird von kalten Gas- und Staubwolken ausgestrahlt, die an vielen Orten im Weltall vorhanden sind. Im sichtbaren Licht strahlen diese Wolken nur wenig Energie ab und sind kaum sichtbar. Im Millimeterbereich der Radiowellen leuchten sie dagegen hell. Das Teleskop wurde hauptsächlich zur Erforschung der Prozesse bei der Entstehung von Sternen und Planeten konzipiert. So konnten damit beispielsweise Aufnahmen protoplanetarer Scheiben gemacht werden, aus denen sich bald ein Planet formen wird. Mit dem Radioteleskop gelangen auch Bilder von Einsteinringen um weit entfernte Objekte. Einsteinringe sind Ablenkungseffekte elektromagnetischer Strahlung, die auf dem Weg zur Erde starke Gravitationsfelder passieren muss. Die Schwerkraft dieser Objekte erzeugt dabei eine Gravitationslinse. Auf diesem Gebiet übertrifft die Auflösung des ALMA sogar die des Hubble-Weltraumteleskops.
Mit dem Radioteleskop gelang außerdem auch der Nachweis komplexer organischer Moleküle im Weltraum, die von Forschern oft als Bausteine des Lebens bezeichnet werden.
Im Jahr 2014 wurde das Teleskop benutzt, um zum ersten Mal die Verteilung bestimmter Moleküle in der Koma und dem Schweif von Kometen zu untersuchen.
Mit den Forschungsergebnissen des ALMA können neue Erkenntnisse über das Frühstadium des Weltalls, die Zusammensetzung von Gas- und Staubwolken sowie die Entstehung von Sternen und Planeten gewonnen werden.