ALMA 第 13 觀測週期：申請量創新高，第二頻段首度開放

ALMA 是什麼？為什麼要觀測毫米波？

ALMA 全名是阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array），由 66 座天線組成，設在智利北部的查南托爾高原上。這些天線靠干涉法協同運作：每座天線都接收同一個天體的訊號，再由一部中央電腦把各自的紀錄結合起來。這樣得到的影像，清晰程度相當於一座口徑等於陣列最大天線間距的單一天線所拍出的影像；ALMA 相距最遠的兩座天線，間距可達 16 公里。

ALMA 觀測的是毫米波和次毫米波。它們屬於電波，是肉眼看不見的一種光。這個波段之所以重要，是因為恆星和行星誕生在由氣體和塵埃組成、寒冷又黑暗的雲氣裡，而這些雲氣正是在這個波段發光；塵埃雖然讓可見光望遠鏡看不見這些雲氣，卻擋不住 ALMA 的視線。非常遙遠的星系也會出現在這個波段，因為宇宙膨脹把它們發出的輻射波長拉長，移進了毫米波的範圍。空氣會吸收這類電波，也會讓它們延遲抵達，即使在乾燥的阿塔卡瑪沙漠、海拔 5,000 公尺的高處也一樣，所以 ALMA 會測量每座天線視線方向上的水氣，再據此修正訊號。

觀測時間怎麼分配

ALMA 以一年為一個觀測週期，第 13 觀測週期從 2026年10月1日持續到 2027年9月30日。提案的收件期間是 2026年3月19日到4月23日。天文台一共收到 1,839 份提案，合計申請 12 公尺天線陣列 37,471 小時的觀測時間；這兩個數字都是 ALMA 歷來各週期的最高紀錄。12 公尺天線陣列這一期名義上可提供 4,300 小時，所以申請的時數是可用時數的 8.7 倍。天文學家把申請時數與可用時數的這個比值，稱為「超額申請」（oversubscription）。

提案的排名來自同儕審查，也就是由其他天文學家來評審。大型計畫（Large Program）是規模最大的一類觀測計畫，這一期共有 47 份提案，由 20 名委員和 1 名主席組成的委員會評審，另有 80 位外部審查人協助。其餘的提案則交給 1,216 位天文學家評審，他們合計寫了將近 17,900 份審查意見。排名出爐後，排定觀測時還要把排名和實際的限制條件一起權衡：天氣、接收機能否使用、天線陣列當時的配置，以及觀測目標在天空中的位置。

最後，有 229 份提案拿到最高的 A 級或 B 級評等，通過率約 12%。這些提案分到 12 公尺天線陣列 4,257 小時、7 公尺天線陣列 2,089 小時，以及全功率陣列（Total Power Array）1,739 小時；全功率陣列的天線各自單獨觀測，不像干涉儀那樣把訊號結合起來。12 公尺天線陣列分出的時數略低於原本提供的 4,300 小時，因為第 12 觀測週期有一些評為 A 級、還沒做完的觀測，預計會延到第 13 觀測週期繼續進行。

第 13 觀測週期有哪些新變化

這一期最主要的新變化是第二頻段接收機，涵蓋的頻率約為 67 到 116 吉赫（GHz）。由頻率換算成波長，大約是 2.6 到 4.5 公釐（這是 SkyFlux 自己的換算）。ALMA 原本規劃了十個接收機頻段，第二頻段是最後一個開放使用的。天文學家可以用它觀測分子躍遷，也就是分子發出的特定訊號，藉此追蹤星際介質裡以及鄰近和遙遠星系中的冷氣體。第二頻段很受歡迎：有 210 份提案申請使用它，以申請的觀測時數計算，它是需求第四高的頻段；申請時數最多的，則是第六和第七頻段。

四項新的大型計畫各有目標：研究步入老年的恆星周圍的環境；在銀河系外一小片遙遠的天區做深度巡天，全面普查那裡的恆星形成活動；追蹤正在形成行星的原行星盤，從它們仍深埋在雲氣中的最早階段，一路追蹤到較晚的階段；以及探究在行星系統成形的地方，固態物質如何演變。另外，這一期還收到 91 份聯合提案，創下紀錄；這些提案希望把 ALMA 和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡、美國的特大天線陣（Very Large Array）電波望遠鏡，或歐洲南方天文台（ESO）的特大望遠鏡（Very Large Telescope）搭配使用。

更大的改變還在後頭。名為「寬頻靈敏度升級」（Wideband Sensitivity Upgrade）的計畫，會讓接收機一次記錄的頻率範圍至少變成原來的兩倍，並換掉相關器，也就是把各座天線訊號結合起來的那部電腦。ALMA 預計這項升級的最初幾個階段，會在 2020 年代末、約 2030 年前後完成。

一般人能追蹤什麼

你沒辦法自己把 ALMA 對準天空：它的觀測時間只分給通過前面所說的同儕審查而獲選的研究提案。你能追蹤的是成果。第 13 觀測週期獲選高優先順位計畫的名稱、摘要和研究團隊，都公開在 ALMA 科學入口網站（ALMA Science Portal）上；天文台也會發布公告和每週影像，只要註明出處，就能免費使用。