Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), jedan od najmoćnijih radioastronomskih sustava na svijetu, dovršio je opremanje prijamnika u pojasu Band 2 isporukom 145 niskošumnih pojačala (LNA). Pojačala su osigurali Fraunhoferov institut za primijenjenu fiziku (IAF) i Max Planck institut za radioastronomiju (MPIfR), čime su svi prijamni pojasevi sustava ALMA prvi put u potpunosti opremljeni. Nadogradnja bi trebala omogućiti osjetljivija mjerenja hladnog međuzvjezdanog medija te detaljnije proučavanje složenih organskih molekula i diskova u kojima nastaju planeti.
ALMA se nalazi u čileanskim Andama i istraživačima služi za proučavanje tamnih i udaljenih područja svemira kako bi se bolje razumjelo kako nastaju zvijezde, planeti, galaksije i život. Sustav promatra milimetarsko i submilimetarsko zračenje koje emitiraju hladni molekularni oblaci. Riječ je o međuzvjezdanim oblacima plina čija je temperatura tek nekoliko desetaka Kelvina, a u njima se zvijezde formiraju kada su gustoća i temperatura prikladni.
ALMA ukupno ima 66 pojedinačnih paraboličnih antena promjera 12 m ili 7 m. Svaka je opremljena visokofrekvencijskim prijamnicima za deset raspona valnih duljina, takozvanih “ALMA bands”, koji pokrivaju područja između 6 i 8,6 mm (35–50 GHz) te 0,3 i 0,4 mm (787–950 GHz) elektromagnetskog spektra.
Band 2 otvara detaljniji uvid u hladni međuzvjezdani medij
Pojas Band 2 obuhvaća valne duljine od 2,6 do 4,5 mm (67–116 GHz). Upravo za taj raspon Fraunhofer IAF i MPIfR isporučili su 145 niskošumnih pojačala, čime je završeno opremanje cijelog sustava. Znanstvenici u Bandu 2 očekuju napredak u razumijevanju takozvanog hladnog međuzvjezdanog medija, mješavine prašine, plina, zračenja i magnetskih polja iz koje nastaju zvijezde.
Unaprijeđene mogućnosti mjerenja trebale bi omogućiti i detaljnija opažanja složenih organskih molekula u obližnjim galaksijama, koje se smatraju pretečama temeljnih bioloških sastavnica. U fokusu će biti i diskovi u kojima nastaju planeti, uz očekivanje preciznijih podataka zahvaljujući većoj osjetljivosti prijamnika.
Niskošumna tehnologija
Učinkovitost prijamnika uvelike ovisi o prvom stupnju visokofrekvencijskog pojačanja.
“Učinkovitost prijamnika uvelike ovisi o učinkovitosti prvih visokofrekvencijskih pojačala ugrađenih u njih”, izjavio je dr. Fabian Thome, voditelj podprojekta u Fraunhoferu IAF. “Naša se tehnologija odlikuje prosječnom šumnom temperaturom od 22 K, kojoj u svijetu nema premca.” Prema navodima tima, novi LNA-ovi omogućuju da se signal u prvom koraku pojača više od 300 puta. “To omogućuje ALMA prijamnicima da mnogo preciznije mjere milimetarsko i submilimetarsko zračenje iz dubina svemira i dobiju bolje podatke. Iznimno smo ponosni što naša LNA tehnologija pomaže boljem razumijevanju podrijetla zvijezda i čitavih galaksija.”
Doprinos vidi i MPIfR.
“Ovo je divno priznanje našoj fantastičnoj suradnji s Fraunhoferom IAF, koje pokazuje da naša pojačala nisu samo ‘made in Germany’, nego i najbolja na svijetu”, rekao je prof. dr. Michael Kramer, izvršni direktor MPIfR-a.
Središnji dio LNA-ova za ALMA Band 2 čine takozvani monolitni mikrovalni integrirani sklopovi (MMIC) temeljeni na metamorfnim tranzistorima visoke pokretljivosti elektrona (mHEMT). Fraunhofer IAF razvio ih je koristeći složeni poluvodički materijal “indij galij arsenid” (InGaAs). Takva tehnologija omogućuje pojačala s posebno niskim šumnim temperaturama, čime se znatno povećava osjetljivost prijamnika. Uloga niskošumnih pojačala je poboljšati kvalitetu dolaznog signala tako da pojačavaju signal uz što manje dodatnog pozadinskog šuma.
Fraunhoferov institut za primijenjenu fiziku čvrstog stanja (IAF) i Max Planckov institut za radioastronomiju (MPIfR) zajednički su angažirani od Europskog južnog opservatorija (ESO), koji upravlja sustavom ALMA u suradnji s drugim međunarodnim institucijama. Fraunhofer IAF bio je zadužen za specifičan dizajn MMIC sklopova, njihovu proizvodnju, ispitivanja na sobnoj temperaturi i odabir čipova. MPIfR je preuzeo složenu montažu i kvalifikaciju modula, uključujući kriogena testna mjerenja na 15 K, kako bi se ispunile ESO specifikacije za uporabu u prijamnicima ALMA Band 2.
Za postizanje najpreciznijih mjerenja ALMA je izgrađena na visoravni Chajnantor u čileanskim Andama. U pustinji Atacama, na nadmorskoj visini od 5000 m, uvjeti za radioastronomska opažanja smatraju se jedinstvenima. Velika visina i izrazito suha lokacija smanjuju slabljenje milimetarskog i submilimetarskog zračenja iz udaljenih područja svemira, jer signal prolazi kroz manju količinu atmosferske vodene pare nego na većini drugih lokacija.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
