아타카마 대형 밀리미터 간섭계

3. 기술 사양

ALMA는 유럽 남방 천문대(ESO), 미국 국립 과학 재단(NSF), 일본 자연 과학 연구 기구(NINS) 등이 협력하여 건설한 전파 망원경이다. 0.3mm에서 9.6mm의 파장에서 관측을 수행하는 66개의 고정밀 안테나로 구성되어 있다.

ALMA는 주 배열(main array)과 아타카마 소형 배열(ACA, 일명 '모리타 배열')로 구성된다. 주 배열은 12m 안테나 50대로 구성되며, ACA는 12m 안테나 4대와 7m 안테나 12대로 구성된다. ACA는 넓은 영역을 관측하는 데 유리하며, 주 배열과 함께 사용하여 더 넓은 시야를 확보할 수 있다. ALMA의 안테나는 150m에서 최대 16km까지 이동 가능하며, 이는 다양한 분해능으로 관측할 수 있게 해준다. 안테나의 이동은 고무 타이어가 장착된 특수 대차를 이용한다.

각 안테나에는 10개의 관측 주파수대에 대응하는 10개의 수신기가 탑재될 예정이다. 이 중 국립 천문대가 3개, 캐나다, 미국, 네덜란드, 프랑스가 각각 하나씩을 담당하고 있다.

3. 1. 주요 특징

• 지름 12m의 안테나 50개 이상이 차이난토르 고원 천문대 해발 5,000m에 위치하며, 4 x 12m 및 12 x 7m 크기의 소형 안테나 배열로 강화된다.
• 350μm에서 10mm 사이의 모든 대기 창에서 디지털 영상 장비
• 약 150m에서 14km까지의 배열 구성
• 공간 분해능 10 밀리초 (10⁻⁷ 라디안)으로, 거대 배열 (VLA)보다 10배, 허블 우주 망원경보다 5배 더 뛰어나지만, 광학 및 적외선 간섭계로 달성되는 분해능보다는 여전히 상당히 낮다.
• 1초 각 해상도로 소스를 분(arcminute)에서 수 도까지 영상화하는 능력
• 50m/s 미만의 속도 분해능
• 거대 배열보다 더 빠르고 유연한 영상 장비
• 밀리미터 및 서브밀리미터 파장에서 세계 최대이자 가장 민감한 장비
• 점광원 감지 감도는 거대 배열보다 20배 우수
• 데이터 처리 시스템은 AIPS++를 기반으로 하는 새로운 소프트웨어 패키지인 CASA(Common Astronomy Software Applications)가 될 것이다.

3. 2. 안테나 및 수신기

• 공통 기본 사양

3. 3. 데이터 처리 및 소프트웨어

4. 관측 대상 및 연구 분야

ALMA는 2011년 여름, 초기 과학 단계에 앞서 진행된 광범위한 테스트 프로그램을 통해 첫 번째 이미지를 캡처했다.^[26] 이는 새로운 배열의 잠재력을 보여주는 것으로, 배열 규모가 커짐에 따라 더 높은 품질의 이미지를 생성할 수 있을 것으로 기대된다.

ALMA는 밀리미터파 및 서브밀리미터파를 사용하여 은하 형성, 별과 행성계 형성, 우주에서의 물질 진화(유기 분자 합성 등)와 같은 다양한 천문학적 현상을 연구하며, 천문학 및 행성 과학 분야에서 범용적인 장치로 활용된다.

칠레에 설치되어 대한민국에서는 관측이 어려운 궁수자리 방향의 은하 중심부나 대마젤란 은하, 소마젤란 은하 등 남쪽 하늘 천체 관측에 유리하다.

4. 1. 주요 연구 분야

• 2014년 8월 11일, 천문학자들은 ALMA를 사용하여 혜성 C/2012 F6 (레몬) 및 C/2012 S1 (ISON)의 코마 내 수소 시안화물(HCN), 수소 이소시안화물(HNC), 포름알데히드(H₂CO) 및 먼지 분포에 대한 연구 결과를 발표했다.^[27][28]
• 2014년, 황소자리에 위치한 매우 어린 T Tauri 별인 HL Tauri를 둘러싼 원시 행성 원반의 이미지가 공개되었다. 이 이미지는 틈새로 구분된 일련의 동심원 밝은 고리들을 보여주며, 원시 행성 형성을 나타냈다. 대부분의 이론은 이처럼 어린(10만~100만 년 된) 시스템에서의 행성 형성을 예상하지 못했기 때문에, 새로운 데이터는 원시 행성 발달에 대한 새로운 이론을 촉진했다. 한 이론은 더 빠른 강착률이 원시 행성 원반의 복잡한 자기장 때문일 수 있다고 제안한다.^[30]
• ALMA는 2019년에 발표된 블랙홀의 최초 직접 이미지를 생성한 사건의 지평선 망원경 프로젝트에 참여했다.^[31]
• ALMA는 생체 지표인 포스핀 탐지에 참여했다. 금성 대기에서 포스핀이 검출된 농도로는 알려진 비생물학적 기원으로는 포스핀을 생성할 수 없으므로, 이는 금성 대기에 생물체가 존재함을 나타내는 것이다.^[32][33] 이후 재분석에서 탐지에 대한 의문이 제기되었지만,^[34] 이후 분석에서 결과를 확인했다.^[35] 탐지는 여전히 논란의 여지가 있으며, 추가 측정을 기다리고 있다.^[36][37]
• 밀리미터파 및 서브밀리미터파라는 짧은 파장의 전파를 사용하여 은하의 형성, 별과 행성계의 형성, 우주에서의 물질 진화(유기 분자의 합성 등) 등을 밝히는 것이 주된 목적이다. 그 외에도 천문학·행성 과학 분야에서 범용적인 장치로 활용된다.
• 남반구 칠레에 설치되기 때문에 궁수자리 방향에 있어 일본에서는 관측하기 어려운 은하 중심부나 일본에서는 전혀 볼 수 없는 대마젤란 은하·소마젤란 은하 등 남쪽 하늘의 천체 관측에도 적합하다.

4. 2. 주요 관측 대상 (예시)

5. 국제 협력 및 운영

아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 간섭계(ALMA)는 유럽 남방 천문대(ESO), 미국 국립 과학 재단(NSF), 일본 국립 천문대(NAOJ) 등 여러 국제 기관이 칠레와 협력하여 운영하는 대규모 전파 망원경 시설이다. ALMA 건설 및 운영은 유럽을 대표하여 ESO가, 북미를 대표하여 국립 전파 천문대(NRAO)가, 동아시아를 대표하여 NAOJ가 주도하고 있으며, 공동 ALMA 관측소(JAO)는 이러한 협력 관계를 총괄하고 조정하는 역할을 담당한다.^[38]

ALMA의 운영 비용은 참여 기관들이 분담하고 있다. 유럽에서는 ESO가, 북미에서는 NSF가 캐나다 국립 연구 위원회(NRC) 및 대만의 국가과학위원회(NSC)와 협력하여, 동아시아에서는 일본의 자연과학연구기구(NINS)가 대만의 중앙 연구원(AS)과 협력하여 자금을 지원한다.

ALMA 프로젝트와 사용자 커뮤니티 간의 소통 창구 역할을 하는 ALMA 지역 센터(ARC)는 유럽, 북미, 동아시아의 세 주요 지역으로 나뉘어 운영된다. 유럽 ARC는 ESO가 주도하며, 본, 볼로냐, 온드르제요프, 온살라 우주 천문대, 밀리미터파 천문 연구소(IRAM), 레이던, 조드렐 뱅크 천체물리학 센터 등 유럽 전역에 위치한 여러 ARC 노드를 통해 사용자 지원, 데이터 관리, 관측 제안 지원 등 다양한 서비스를 제공한다.

5. 1. 참여 기관

• 유럽 남방 천문대 및 유럽 지역 지원 센터
• 국립 과학 재단 (NSF) (국립 전파 천문대(NRAO)와 북미 ALMA 과학 센터를 통해 지원)
• 캐나다 국립 연구 위원회
• 일본 국립 천문대(NAOJ) (자연 과학 연구소 (NINS) 산하)
• 중앙 연구원 천문학 및 천체 물리학 연구소 (ASIAA)의 ALMA-대만
• 칠레 공화국

5. 2. 운영

• 유럽 남방 천문대 및 유럽 지역 지원 센터
• 국립 과학 재단(NSF)는 국립 전파 천문대(NRAO)와 북미 ALMA 과학 센터를 통해 지원
• 캐나다 국립 연구 위원회
• 일본 국립 천문대(NAOJ) (자연 과학 연구소 (NINS) 산하)
• 중앙 연구원 천문학 및 천체 물리학 연구소 (ASIAA)의 ALMA-대만
• 칠레 공화국

참조

_[1] 논문 Parque Astronómico de Atacama: An Ideal Site for Millimeter, Submillimeter, and Mid-Infrared Astronomy 2014
_[2] 논문 Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS): A Circumplanetary Disk Candidate in Molecular-line Emission in the AS 209 Disk 2022-08-01
_[3] 웹사이트 A still-forming exoplanet predicted to exist is found in exactly the right spot https://www.syfy.com[...] 2022-09-08
_[4] 뉴스 Alma telescope peers into space from Chile's mountains https://www.bbc.com/[...] 2016-05-29
_[5] 웹사이트 ALMA Inauguration Heralds New Era of Discovery http://www.eso.org/p[...] ESO - European Southern Observatory 2013-03-13
_[6] 뉴스 At the End of the Earth, Seeking Clues to the Universe https://www.nytimes.[...] 2012-04-07
_[7] 뉴스 Alma telescope: Ribbon cut on astronomical giant https://www.bbc.co.u[...] BBC 2013-03-13
_[8] 논문 Pierre Cox plenary: ALMA Update 2014
_[9] 웹사이트 ALMA - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array https://www.eso.org/[...]
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_[11] 웹사이트 Route To Space Alliance http://www.route-to-[...] 2017-02-15
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_[19] 웹사이트 Monster Moves, Season 5, Episode 6: Mountain Mission http://www.windfallf[...] 2012-03-17
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_[24] 뉴스 European ALMA antenna brings total on Chajnantor to 16 http://www.eso.org/p[...] 2011-07-28
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_[27] 웹사이트 RELEASE 14-038 - NASA's 3-D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work http://www.nasa.gov/[...] 2014-08-12
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_[58] 뉴스 2014年6月16日 アルマ望遠鏡最後のアンテナが山頂施設に到着 https://alma-telesco[...] 国立天文台 2014-06-16
_[59] 웹사이트 アルマ望遠鏡日本製パラボラアンテナ16台の山頂施設設置が完了 https://alma-telesco[...] 国立天文台 2013-05-07
_[60] 뉴스 최대 우주망원경 ALMA 가동 시작 https://news.naver.c[...] 연합뉴스 2011-10-04
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