ALMA имеет 10 диапазонов приемника для покрытия широкого диапазона частот наблюдения. Все антенны оснащены специальными приемниками для каждой полосы частот. NAOJ предполагает развитие трех диапазонов: Band 4 (частота приема: 125–163 ГГц, миллиметровые волны); Полоса 8 (от 385 до 500 ГГц, субмиллиметровая волна); и Band 10 (от 787 до 950 ГГц, терагерцовая волна).
Полоса частот, наблюдаемая приемником Band 8, охватывает широкий диапазон линий радиоизлучения от различных атомов и молекул. Среди них одной из самых привлекательных целей для многих астрономов является излучение атомарного углерода на частоте 492 ГГц.
Что мы можем от него ожидать? Главный компонент космического газа — водород. Содержание углерода составляет всего 1/3000 от содержания водорода, хотя углерод является третьим по содержанию элементом во Вселенной. Космический газ можно разделить на три группы по температуре и плотности; «плазменное облако» (числовая плотность частиц плазмы: 0,01 на 1 см3, температура: несколько миллионов градусов Цельсия), «атомное облако» (числовая плотность атомов: 10 на 1 см3, температура: -160 градусов Цельсия) и «молекулярное облако »(плотность молекулы: 10000 на 1 см3, температура: — 260 градусов Цельсия).
Плотные области атомного облака превращаются в молекулярное облако, а молекулярное облако с повышенной плотностью становится зародышем звезд. С другой стороны, молекулы, составляющие молекулярное облако, диссоциируют на атомы под воздействием интенсивного ультрафиолетового света. Детальное изучение распределений атомного облака и молекулярного облака дает нам представление об эволюции космического газа.
В частности, наблюдение за атомом углерода важно не только для изучения распределения и характеристик атомного облака, но и для изучения химии Вселенной, поскольку различные сложные молекулы образуются в результате химических реакций между атомом углерода и другими атомами, такими как кислород и водород.До сих пор наблюдения в диапазоне 500 ГГц, включая линии излучения космического атома углерода, проводились с помощью радиотелескопов с одной тарелкой, таких как Субмиллиметровый телескоп на горе Фудзи Токийского университета и Субмиллиметровая обсерватория Калифорнийского технологического института. Типичное пространственное разрешение этих наблюдений составляет 15 угловых секунд или больше (1 угловая секунда соответствует 1/3600 1 градуса), что намного хуже, чем разрешение существующих оптических телескопов 8-метрового класса (0,1 угловой секунды). ALMA — первый радиоинтерферометр, который позволяет проводить наблюдения в этом диапазоне частот с значительно улучшенным разрешением по сравнению с телескопами с одной тарелкой.
На этот раз приемники Band 8 были установлены в пяти 7-метровых антеннах, разработанных в Японии, и обеспечили высокое разрешение 3,5 угловых секунды. При установке приемника во все антенны ALMA разрешение становится еще лучше в 400 раз. Астрономы всего мира возлагают большие надежды на наблюдения с использованием Band 8.
Ютаро Секимото, доцент NAOJ и руководитель группы разработчиков приемников Band 8 в Центре передовых технологий NAOJ, говорит: «Я глубоко признателен всем сотрудникам за долгие и упорные усилия по реализации наблюдения атома углерода ALMA. Я ожидаю, что дальнейшие наблюдения ALMA будут раскрыть процесс эволюции межзвездной материи ». Наохиса Сато, член команды разработчиков, говорит: «Мы пережили трудные времена на этапе производства ресиверов. Мы внесли ряд корректировок и замен, чтобы добиться требуемых характеристик для каждого ресивера.
Я действительно доволен этим успешным результатом».NGC 6302 — планетарная туманность, которая находится на заключительном этапе жизни звезды с массой в несколько раз больше массы Солнца. Изображение в видимом свете показывает биполярную форму газа, выброшенного умирающей звездой. ALMA с приемниками Band 8 нацелился на центр туманности и показал, что распределение атомов углерода сосредоточено в небольшой части, которая похожа на пылевой и газовый диск вокруг центральной звезды, который был обнаружен в ходе предыдущих наблюдений с другими телескопы.
Дальнейшие наблюдения за атомом углерода с лучшим разрешением дадут нам более детальное представление о химической среде в туманности.