Jätteteleskopet Alma (Atacama Large Millimeter Array) lyckades nyligen slå sitt tidigare rekord i högupplösta bilder. Det var under 2021 som observatoriets 66 stycken radioantenner riktades mot den röda jättestjärnan R Leporis och i november 2023 kunde de slutliga resultaten presenteras. Då hade laget bakom projektet lyckats uppnå en bildupplösning som motsvarar den ytterst lilla vinkeln av 5 millibågsekunder på himlen (drygt 0.000001 grader).

Högt upp på högplatån Chajnantor i Atacamaöknen (5100 meter över havet) står Alma som hanteras av Europeiska Sydobservatoriet (Eso). Det är ett radioobservatorium som mäter ljus från rymden med frekvenser från 35 GHz till 950 GHz. I själva verket är det en uppställning bestående av 66 stycken paraboler som jobbar i samklang för att kunna uppnå högre känslighet och bildupplösning med hjälp av interferometri. Bildupplösningen mäts i hur små vinklar observatoriet som helhet kan urskilja på himlen.

En egenskap hos optik – oavsett om det är med vanliga kameror eller med astronomiska teleskop – är att ju högre frekvens det är på den elektromagnetiska vågen som uppmäts (frekvensen ger till exempel synligt ljus olika färger), desto högre upplösning blir det på bilden. Frekvensomfånget som Alma kan mäta delas upp i 10 olika band där varje band har varsin uppsättning mottagare. Högsta möjliga upplösning får då Alma när det både har sina antenner i den allra största uppställningen, med största avstånd på 16 kilometer mellan antennerna, och när det mäter med band nummer 10 som uppfattar de högsta frekvenserna.

Illustration över hur Alma:s teleskop arbetar för att uppnå sin högsta bildupplösning. Band-till-band-kalibrering nyttjar en stark närbelägen källa som observeras i en lägre frekvens för att kompensera för störningar i atmosfären när teleskopen går över till de högre frekvenserna. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Y. Asaki et al.

Mottagarna för band 10 har Alma haft installerade ända sedan 2014 men kalibreringstekniken som behövs för att sammanställa datan – band-till-band-kalibrering – blev inte tillgänglig förrän 2021. Då testades tekniken framgångsrikt på stjärnan R Leporis. Högsta bildupplösning blev då 5 millibågsekunder vilket motsvaras av drygt en miljondel av en grad (himlavalvet har 180 grader från horisont till horisont). Eso gör jämförelsen att det är som att urskilja en 10 meter lång buss på månens yta.

Att testexemplet är en röd jättestjärna är ingen slump. Dessa är de enda stjärnor hittills som det går att urskilja detaljer på stjärnans yta på, då med uppställningar av teleskop som till exempel mäter synligt ljus ty de kan nå mycket hög upplösning. Nu sällar sig radioteleskopen i Alma till skaran observatorier som kan urskilja sådana detaljer. På så vis blir ett nytt frekvensområde tillgängligt i studier som kräver extremt hög känslighet och upplösning. Det gör till exempel att astronomer inom stjärnfysik kan svara på fler frågor kring mysterierna om vad som pågår kring stjärnor när de är i de absolut sista faserna av sina liv.

Almas bild av R Leporis som är observatoriets hitintills mest högupplösta bild. Stjärnan omges av en ringliknande gasrik struktur som är på väg bort från stjärnan. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Y. Asaki et al.