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アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）は、チリ北部のアタカマ砂漠にある66台の電波望遠鏡からなる天文干渉計で、ミリ波およびサブミリ波の電磁波を観測します。この干渉計は、リャノ・デ・チャイナントール天文台とアタカマ・パスファインダー実験の近くにある、標高5,000m （16,000フィート）のチャイナントール高原に建設されました。この場所は、地球の大気によるノイズの低減と信号減衰の減少に重要な高地と低湿度という理由で選ばれました。 [ 1 ] ALMAは、初期の恒星形成時代の星の誕生に関する知見と、局所的な星や惑星の形成の詳細な画像を提供します。[ 2 ] [ 3 ]
ALMAは、ヨーロッパ、米国、カナダ、日本、韓国、台湾、チリの国際協力によるものです。[ 4 ]約14億米ドルの費用がかかり 、現在運用されている地上望遠鏡の中で最も高価です。[ 5 ] [ 6 ] ALMAは2011年後半に科学観測を開始し、最初の画像は2011年10月3日に報道機関に公開されました。アレイは2013年3月から完全に運用されています。[ 7 ] [ 8 ]
初期のALMAアレイは66個の高精度アンテナで構成され、3.6～0.32ミリメートル（31～1000GHz ）の波長で動作します。 [ 9 ]このアレイは、単一アンテナのジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡などの以前のサブミリ波望遠鏡や、サブミリ波アレイやミリ波電波天文学研究所（IRAM）プラトー・ド・ビュール施設などの既存の干渉計ネットワークよりも感度と解像度がはるかに高くなっています。
アンテナは砂漠の高原を横断して150メートルから16 キロメートルまで移動させることができ、これによりALMAは強力な可変「ズーム」機能を備えている。これは、米国ニューメキシコ州にあるセンチメートル波超大型電波望遠鏡群（VLA）で採用されているものと概念的に類似している。
高感度は主に、アレイを構成する多数のアンテナ皿によって実現されている。
望遠鏡は、ALMAの欧州、北米、東アジアのパートナーによって提供されました。米国と欧州のパートナーはそれぞれ直径12メートルのアンテナを25基ずつ提供し、合計50基のアンテナがメインアレイを構成しています。参加している東アジア諸国は、拡張ALMAの一部であるアタカマコンパクトアレイ（ACA）の形で、16基のアンテナ（直径12メートルのアンテナ4基と直径7メートルのアンテナ12基）を提供しています。
ACAは、ALMAメインアレイよりも小型のアンテナを使用することで、特定の周波数においてより広い視野を撮像することが可能になります。アンテナ間の距離を縮めることで、より広い角度範囲を持つ天体の撮像も可能になります。ACAはメインアレイと連携して、メインアレイの広視野撮像能力を向上させます。
ALMAの構想は、アメリカのミリ波サブミリ波干渉計（MMA）、ヨーロッパの大型南方電波干渉計（LSA）、日本の大型ミリ波サブミリ波干渉計（LMA）という3つの天文学プロジェクトに由来している。
ALMAの創設に向けた第一歩は1997年に踏み出された。国立電波天文台（NRAO）と欧州南天天文台（ESO）が、MMAとLSAを統合する共同プロジェクトを進めることで合意したのだ。統合されたアレイは、LSAの感度とMMAの周波数範囲および優れた立地条件を兼ね備えていた。ESOとNRAOは、技術、科学、管理の各グループで協力し、カナダとスペイン（後にESOのメンバーとなる）の参加を得て、両天文台間の共同プロジェクトを定義し、組織化した。
一連の決議と合意により、1999 年 3 月に新しいアレイの名称として「アタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ」、略して ALMA が選ばれ、2003 年 2 月 25 日に北米とヨーロッパの当事者間で ALMA 協定が署名されました。（「Alma」はスペイン語で「魂」、アラビア語で「博識」または「知識のある」を意味します。）数年にわたる相互協議の後、ALMA プロジェクトは国立天文台(NAOJ) から、日本が ACA (アタカマコンパクトアレイ) と大型アレイ用の 3 つの追加受信バンドを提供し、Enhanced ALMA を形成するという提案を受けました。ALMA と NAOJ の間のさらなる協議により、2004 年 9 月 14 日に高レベルの合意が署名され、日本はアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイとして知られる Enhanced ALMA の正式な参加者となりました。 2003年11月6日に起工式が行われ、ALMAのロゴが発表された。[ 10 ]
ALMAの計画の初期段階で、単一の設計を使用するのではなく、北米、ヨーロッパ、日本の有名企業が設計および製造したALMAアンテナを使用することが決定されました。これは主に政治的な理由によるものでした。提供者によって非常に異なるアプローチが選択されましたが、各アンテナ設計はALMAの厳しい要件を満たすことができるようです。ヨーロッパ各地で設計および製造されたコンポーネントは、航空宇宙および宇宙ロジスティクスの専門会社であるRoute To Space Allianceによって合計26個輸送され、チリへの輸送のためにアントワープに届けられました。[ 11 ]
ALMAは当初、国立電波天文台とヨーロッパ南天天文台（ESO）の50対50の共同事業として始まり、後に他の日本、台湾、チリのパートナーの協力を得て拡大されました。[ 12 ] ALMAは、14億～15億米ドルの費用がかかる、最大かつ最も高額な地上天文学プロジェクトです。[ 5 ] [ 13 ]（ただし、ハッブル宇宙望遠鏡、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、およびいくつかの主要な惑星探査機を含むさまざまな宇宙天文学プロジェクトは、これよりもはるかに高額な費用がかかっています）。
この複合施設は主にヨーロッパ、アメリカ、日本、カナダの企業や大学によって建設された。2002年以降、3つの試作アンテナが超大型電波望遠鏡群（VLA）で評価を受けている。
General Dynamics C4 Systems とその SATCOM Technologies 部門は、Associated Universities, Inc. から 12 m アンテナ25 基の提供を受注し[ 14 ] 、欧州メーカーのThales Alenia Spaceは残りの 25 基の主要アンテナを提供しました[ 15 ] (地上天文学における欧州産業契約としては過去最大規模)。日本の三菱電機は、国立天文台の 16 基のアンテナの組み立てを受注しました[ 16 ] [ 17 ] 。アンテナは 2008 年 12 月から 2013 年 9 月にかけて現地に納入されました[ 18 ]。
標高2900 m の運用支援施設から5000 m のサイトまで115トンのアンテナを輸送したり、サイト内でアンテナを移動してアレイのサイズを変更したりすることは、テレビ ドキュメンタリー「モンスター ムーブス: マウンテン ミッション」で描かれているように、非常に困難な課題です。 [ 19 ]選択された解決策は、2 台の特注の 28 輪自走式重量運搬車を使用することです。これらの車両はドイツのScheuerle Fahrzeugfabrik [ 20 ]によって製造され、幅 10 m、長さ 20 m、高さ 6 m、重量 130トンです。これらは、 500 kW のツインターボディーゼル エンジンで駆動されます。
輸送機は、高高度の薄い空気を呼吸しやすくするために酸素タンクを収納できる運転席を備え、アンテナをパッド上に正確に配置します。最初の車両は2007年7月に完成し、テストされました。 [ 21 ]両方の輸送機は、2008年2月15日にチリのALMA運用支援施設（OSF）に納入されました。
2008年7月7日、ALMA輸送機がアンテナを初めて移動させ、アンテナ組立棟（サイト建設施設）内から試験（ホログラフィック表面測定）のために建物の外のパッドに移動させた。[ 22 ]
2009年秋、最初の3つのアンテナが1つずつアレイ運用サイトに輸送されました。2009年末、ALMAの天文学者とエンジニアのチームは、標高5,000メートル（16,000フィート）の観測サイトで3つのアンテナの接続に成功し、初期段階のアレイの組み立てと統合の第一段階を完了しました。3つのアンテナを接続することで、2つのアンテナのみを使用した場合に発生する可能性のある誤差を補正できるため、高精度で高解像度の画像取得が可能になります。この重要なステップを経て、2010年1月22日に装置の試運転が開始されました。
2011年7月28日、ALMAの最初のヨーロッパ製アンテナが海抜5,000メートルのチャイナントール高原に到着し、他の国際パートナーから既に設置されていた15基のアンテナに加わった。これはALMAが最初の科学観測を開始するために指定されたアンテナの数であり、プロジェクトにとって重要な節目となった。[ 24 ] 2012年10月までに、66基のアンテナのうち43基が設置された。
2011年の夏までに、初期科学フェーズに先立つ大規模なテストプログラム中に十分な数の望遠鏡が稼働し、最初の画像が撮影されました。[ 26 ]これらの初期画像は、アレイの規模が拡大し続けるにつれて将来的にさらに高品質の画像を生成するであろう新しいアレイの可能性を初めて垣間見せてくれました。
観測対象は、アンテナ銀河として知られる、形状が劇的に歪んだ一対の衝突銀河でした。ALMAは銀河の合体全体を観測したわけではありませんが、その結果、アンテナ銀河のサブミリ波画像としてはこれまでで最高の画像が得られ、可視光では見ることのできない、新しい星が形成される高密度の低温ガス雲が写し出されています。
2014年8月11日、天文学者たちは、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）を初めて使用し、彗星C/2012 F6（レモン）とC /2012 S1（アイソン）のコマ内部のHCN、HNC、H2CO、および塵の分布を詳細に調べた研究を発表した。[ 27 ] [ 28 ]
2014年に、 HL Tauri （おうし座にある非常に若いT Tauri型星[ 29 ] ）を取り囲む原始惑星系円盤の画像が公開され、隙間で隔てられた一連の同心円状の明るい環が示され、原始惑星の形成を示唆している。2014年現在これまでの理論では、このような若い（10万～100万年前）系での惑星形成は想定されていなかったため、新しいデータは原始惑星系発達に関する新たな理論を生み出した。ある理論では、より速い降着速度は原始惑星系円盤の複雑な磁場によるものかもしれないと示唆している。[ 30 ]
2022年、ALMAはexoALMAと呼ばれるプログラムを開始し、15個の原始惑星系円盤系を非常に詳細に調査して、まだ形成中の系外惑星を発見しました。[ 31 ] [ 32 ]
ALMAは、2019年に発表されたブラックホールの最初の直接画像を生成したイベントホライズンテレスコーププロジェクトに参加しました。[ 33 ]
ALMAは、金星の大気中のバイオマーカーであるホスフィンの検出に関与したとされている。金星には、検出された濃度のホスフィンを生成することが知られている非生物的なホスフィン源は存在しないため、これは金星の大気中に生物が存在することを示唆するものであった。 [ 34 ] [ 35 ]その後の再分析では検出に疑問が呈されたが、[ 36 ]その後の分析では依然として結果が確認された。[ 37 ]この検出は依然として議論の的となっており、追加の測定が待たれている。[ 38 ] [ 39 ]
アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）は、チリ共和国との協力のもと、ヨーロッパ、北米、東アジアが共同で運営する国際的な天文学施設です。ALMAは、ヨーロッパでは欧州南天天文台（ESO）、北米では米国国立科学財団（NSF）がカナダ国立研究評議会（NRC）および台湾国家科学委員会（NSC）と協力して、東アジアでは日本の自然科学研究機構（NINS）が台湾の中央研究院（AS）と協力して資金を提供しています。ALMAの建設と運用は、ヨーロッパ側ではESO、北米側ではアソシエイテッド・ユニバーシティーズ（AUI ）が運営する国立電波天文台（NRAO）、東アジア側では国立天文台（NAOJ）が主導しています。共同ALMA天文台（JAO）は、ALMAの建設、試運転、運用の統一的なリーダーシップと管理を担っています。[ 40 ] 2018年2月から現在のディレクターはショーン・ドハティである。[ 41 ]
ALMA地域センター（ARC）は、ALMAプロジェクトの主要な貢献者のユーザーコミュニティとJAO間のインターフェースとして設計されています。ARCの運用活動も、関係する3つの主要地域（ヨーロッパ、北アメリカ、東アジア）に分けられています。ヨーロッパARC（ESOが主導）はさらにARCノード[ 42 ]に細分化され、ヨーロッパ各地のボン・ボーフム・ケルン、ボローニャ、オンドジェヨフ、オンサラ、IRAM（グルノーブル）、ライデン、JBCA（マンチェスター）に配置されています。
ARCの主な目的は、観測提案書の作成においてユーザーコミュニティを支援し、観測プログラムが科学的目標を効率的に達成できるようにし、提案書や観測プログラムを提出するためのヘルプデスクを運営し、主任研究者にデータを提供し、ALMAデータアーカイブを維持管理し、データの較正を支援し、ユーザーからのフィードバックを提供することです。[ 43 ]
アタカマコンパクトアレイ（ACA）は、分子雲や近傍銀河など、角径の大きい天体を研究するALMAの能力を大幅に向上させる、近接配置された16個のアンテナのサブセットです。アタカマコンパクトアレイを構成するアンテナは、12メートルアンテナ4基と7メートルアンテナ12基で、日本が製造・納入しました。2013年、アタカマコンパクトアレイは、2012年5月7日にサンティアゴで亡くなった、日本のALMAチームのメンバーでありACAの設計者でもある森田幸一郎教授にちなんで、森田アレイと命名されました。[ 44 ]
2013 年 8 月、望遠鏡の労働者たちは賃金と労働条件の改善を求めてストライキを行った。これは天文台に影響を与えた最初のストライキの 1 つです。ストライキは、天文台が労働組合との合意に至らなかった後に始まりました。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] 17 日後、勤務時間の短縮と高地での作業に対する賃金の引き上げを規定する合意が成立しました。[ 49 ] [ 50 ]
2020年3月、ALMAはCOVID-19パンデミックのため閉鎖された。また、サイクル8の提案提出期限が延期され、施設への一般公開も中止された。[ 51 ]
2022年10月29日、ALMAはサイバー攻撃のため観測を中断した。[ 52 ]観測は48日後の2022年12月16日に再開された。[ 53 ]
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