Un nouvel ensemble de récepteurs installés sur les antennes de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a obtenu la première lumière. Avec ça, ils ont établi un nouveau record pour les longueurs d'onde les plus longues visibles avec le réseau radio. La réalisation a ouvert une fenêtre sur l'univers auparavant inaccessible au télescope, grâce à une équipe internationale d'ingénieurs, dont des ingénieurs de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO).

Les scientifiques ont obtenu la première lumière avec le récepteur Band 1 le 14 août 2021, avec des observations réussies du bord de la Lune, suivi des premières observations de test d'interférométrie réussies utilisant deux récepteurs de bande 1 le 17 août, et acquisition du premier spectre radio le 27 août. Lors des tests, les scientifiques ont observé et reçu avec succès des signaux de plusieurs objets célestes, y compris les planètes du système solaire Vénus et Mars, Orion KL—un amas d'étoiles dans un nuage moléculaire, VY Canis Majoris - une étoile rouge hypergéante pulsante variable, et quasar 3C 279.

ALMA observe l'univers sur une large gamme de longueurs d'onde radio dans la gamme millimétrique et submillimétrique du spectre électromagnétique à l'aide de récepteurs spécialisés. Les 66 antennes d'ALMA étaient auparavant équipées de huit récepteurs différents, fonctionnant à des longueurs d'onde de 3,6 mm (ALMA Band 3) à 0,3 mm (ALMA Band 10). Ces nouveaux récepteurs Bande 1 sont sensibles aux ondes radio entre 6 et 8,5 mm de longueur, étendre la capacité des antennes à détecter plus de longueurs d'onde de lumière provenant de sources cosmiques distantes.

"Ce nouveau groupe aidera les scientifiques à mieux comprendre comment les disques de poussière que nous voyons autour de nombreuses jeunes étoiles se transforment en planètes. Il nous donnera également des images beaucoup plus détaillées du plasma chaud dans les amas de galaxies et autour des quasars, et aidez-nous à détecter à distance, galaxies obscurcies par la poussière qui sont encore inconnues, " a déclaré Brian Mason, Scientifique du personnel de la NRAO. "La localisation d'ALMA dans l'hémisphère sud, combiné avec son grand nombre d'antennes et ces nouveaux récepteurs, permettra des vues d'une longueur d'onde centimétrique sans précédent d'objets célestes dans notre propre galaxie et au-delà."

La sensibilité à la longueur d'onde d'un récepteur de radioastronomie est aussi bonne que les composants qui le composent. Deux des composants les plus critiques de la bande 1, les amplificateurs à faible bruit (LNA) et les oscillateurs locaux (LO), ont été construits au Laboratoire central de développement (CDL) du NRAO. "Les LNA jouent un rôle clé dans la maximisation de la sensibilité des récepteurs sur ALMA et tout autre récepteur de radioastronomie et les OL permettent de le régler, " dit Bert Hawkins, directeur du CDL. « La conception et la production de ces deux sous-systèmes critiques nécessitent des connaissances et des compétences hautement spécialisées. C'est là qu'intervient CDL.

Les amplificateurs à faible bruit sont le composant actif le plus proche de l'antenne dans un récepteur de radioastronomie, et comme résultat, jouent un rôle essentiel dans leur fonctionnement. "Le rôle des amplificateurs à faible bruit est de définir les performances de bruit du récepteur global, c'est donc un élément important du système, " dit Hawkins. " Pour ce faire, il doit ajouter très peu de bruit au système, avoir un gain élevé, et avoir une dynamique adéquate sur les longueurs d'onde observées, et faire cela est une spécialité de notre équipe LNA chez CDL."

Les oscillateurs locaux produisent des signaux qui, lorsqu'il est combiné avec des signaux amplifiés de l'espace, convertir les signaux vers des fréquences plus basses. "La meilleure façon de comprendre un oscillateur local est qu'il nous permet de prendre des signaux de l'espace, qui contiennent des informations scientifiquement utiles mais qui sont à des fréquences trop élevées pour être traitées ultérieurement, et les convertir en fréquences où nous pouvons filtrer, numériser, et processus pour former une image sans corrompre les informations scientifiques utiles à l'intérieur, " a déclaré Hawkins. " L'art de construire un bon oscillateur local est de créer un dispositif qui produit un fort, sans bruit, signal accordable - encore une autre spécialité de CDL. En réalité, nous avons construit toutes les OL pour ALMA."

Le développement de la bande 1 a été dirigé par l'Institut académique Sinica d'astronomie et d'astrophysique de Taïwan (ASIAA), avec le soutien d'une équipe internationale composée de NRAO, l'Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), l'Institut Herzberg d'astrophysique au Canada, l'Institut national Chung-Shan des sciences et technologies (NCSIST) à Taïwan, et l'Université du Chili. L'Université du Chili a contribué au développement et à la production d'éléments optiques pour les récepteurs de la bande 1, y compris les lentilles et les antennes cornet.

Précédemment, CDL a développé les récepteurs Band 6 d'ALMA, qui sont sensibles aux ondes radio d'une longueur comprise entre 1,1 et 1,4 mm (fréquences comprises entre 211 et 275 GHz). La bande 6 est l'un des récepteurs les plus scientifiquement productifs utilisés sur ALMA.