Tellen met ALMA: de 10 banden

Tellen met ALMA: de 10 banden

Mijn dochter van bijna twee is aan het proberen om tot vijf te tellen. Meestal gaat het nog niet goed, maar met een rijmpje lukt het wel, zeker als Dora de ontdekker ook meedoet. De ALMA-ontvangers zouden eigenlijk ook een rijmpje moeten krijgen. Uiteindelijk zullen 10 verschillende ontvangers in elke ALMA-schotel worden geplaatst. Onthouden wat elke ontvanger of band precies kan is niet voor iedereen makkelijk. 

ALMA is in Chili gebouwd omdat daar een van de droogste locaties op aarde te vinden is (zie de blogpost 'Chili, het land van de telescopen'). Op een droge en koude locatie wordt de atmosfeer op sommige ALMA-frequenties transparant, maar eigenlijk is het nog niet droog genoeg. Bijvoorbeeld: rond 550 GHz kan er nooit worden waargenomen, omdat zelfs een minieme hoeveelheid water in de atmosfeer alles absorbeert. Om deze reden, en ook omdat het technisch makkelijker is om verschillende ontvangers te bouwen dan een enkel instrument, is er gekozen om 10 ontvangers in elke schotel te plaatsen. 

In de sterrenkunde is het gebruikelijk om meederde instrumenten te plaatsen in een telescoop: de Very Large Telescope (VLT) heeft ongeveer 30 instrumenten. Mijn collega’s die in het zichtbare licht werken zijn creatiever met namen. Instrumenten op de VLT hebben namen zoals FLAMES of PIONIER. De mooiste vind ik twee nog niet gebouwde instrumenten: ESPRESSO en CHEOPS. Ze zijn bedoeld om exoplaneten te vinden en misschien naar hun atmosferen te kijken. ESPRESSO wordt ook nog eens gebouwd door koffie liefhebbende zuid-Europeanen (Portugal, Italië en Spanje). 

ALMA komt met het saaie ‘Band 1’, ‘Band 2’ tot en met ‘Band 10’, maar dit heeft een reden. In tegenstelling tot instrumenten op de VLT, worden de ALMA-ontvangers niet voor een specifiek doel gebouwd. Alles wat mogelijk is met een band, wordt er ook mee gedaan. 

Het verschil tussen de laagste en hoogste frequenties waarop kan worden waargenomen met de 10 ontvangers is bijna een factor 10. Ter vergelijking: tussen het roodste rood en het donkerste violet dat mensen kunnen zien zit er nog geen factor 2 verschil. De VLT moet een factor 100 goedmaken tussen de kortste en langste golflengten.

In de afbeelding hieronder staan de banden aangegeven. De banden 3, 6, 7 en 9 (rood) zijn al klaar. De banden 4, 8 en 10 (blauw) worden gebouwd in Japan. Band 1 en 2 (geel) zorgen voor een vergelijking met de Very Large Array in New Mexico en de Square Kilometer Array die zal worden gebouwd in Zuid-Afrika en Australië. Band 1 zal worden gebouwd in Chili en Japan. Band 2, de enige band die nog niet gefinancierd is, komt misschien uit Europa.

Band 5 bleef lang niet meer dan een wens, omdat Band 5 zich rondom de waterlijn van 183 GHz bevind. Gelukkig is dit een waterlijn die niet al het licht tegenhoudt, in tegenstelling tot de waterlijnen bij 550 en 750 GHz. Naast de aloude 22 GHz-lijn is dit de enige waterlijn die vanaf de Aarde kan worden waargenomen. 

En nu een stukje Nederlandse trots: Europa is verantwoordelijk voor Band 5, 7 en 9, waarvan Band 5 en 9 uit Nederland komen. De SRON-afdeling in Groningen sleepte samen met de TU Delft en een aantal andere partners eerst het contract voor Band 9 binnen. Onlangs werd samen met Zweedse partners het contract voor Band 5 binnengehaald. Het feit dat twee van de tien banden in dit wereldwijde, gigantische project uit Nederland komen is om trots op te zijn.

Tim van Kempen

Tim van Kempen is onderzoeker aan de Sterrewacht Leiden en werkt sinds juli 2010 voor en met ALMA. Na twee jaar in Chili te hebben meegwerkt aan het testen van ALMA, is hij sinds kort terug in Nederland. In dit blog bespreekt hij de techniek van ALMA en licht hij de eerste wetenschappelijke resultaten toe.