Genom att återuppliva en teknik som kan kombinera specialiserade gammastråleteleskop till ett gigantiskt virtuellt instrument, Forskare har mätt diametern på enskilda stjärnor hundratals ljusår bort. Teamet använde de fyra VERITAS-teleskopen (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) i USA som ett kombinerat instrument för att bestämma storleken på Beta Canis Majoris – en blå jättestjärna som ligger 500 ljusår från solen – och Epsilon Orionis – en blå superjätte stjärna lokaliserad 2, 000 ljusår från solen. Interferometritekniken för Stellar Intensity, demonstrerade för första gången för nästan 50 år sedan, kan vara en sekundär användning för andra gammastrålningsobservatorier också, inklusive den kommande Cherenkov Telescope Array (CTA). Teamet ledd av astronomer från Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och University of Utah och inklusive forskare från DESY rapporterar sina resultat i tidskriften Natur astronomi .

"En korrekt förståelse av stjärnfysik är viktig för ett stort antal astronomiska fält, från exoplanetstudier till kosmologi, och ändå ses de ofta som punktljuskällor på grund av deras stora avstånd från jorden, ", sa Nolan Matthews från University of Utah. "Interferometri har varit mycket framgångsrikt för att uppnå den vinkelupplösning som behövs för att spatialt lösa upp stjärnor och vi har visat förmågan att utföra interferometrimätningar med optisk intensitet med en rad många teleskop som i sin tur kommer att hjälpa för att förbättra vår förståelse av stjärnsystem."

Vanligtvis, VERITAS-teleskopen övervakar himlen efter svaga blå blixtar av Cherenkov-ljus som produceras när gammastrålar från kosmos träffar jordens atmosfär. Dock, dessa observationer är begränsade till mörka månlösa timmar. Teamet använde tid under vilken VERITAS inte kan utföra sina normala observationer i december 2019. "Modern elektronik tillåter oss att beräkningsmässigt kombinera ljussignaler från varje teleskop. Det resulterande instrumentet har den optiska upplösningen som en reflektor i storleken på en fotbollsplan, " sade chefsutredare David Kieda från University of Utah. "Detta är den första demonstrationen av den ursprungliga Hanbury Brown och Twiss-tekniken med hjälp av en rad optiska teleskop."

Teamet observerade båda stjärnorna i flera timmar. Mätningarna resulterade i vinkeldiametrar på 0,523 millibågsekunder för Beta Canis Majoris och 0,631 millibågsekunder för Epsilon Orionis. En millibågesekund är ungefär lika stor som ett två-eurocentmynt på toppen av Eiffeltornet i Paris sett från New York. "De uppmätta värdena för båda stjärnorna stämmer väl överens med tidigare mätningar med samma teknik som gjordes med Narrabri-teleskopen på 1970-talet, " sa DESY-forskaren Tarek Hassan som var involverad i analysen av VERITAS-mätningarna. Narrabri-teleskopen var de första instrumenten som utförde stjärnmätningar med hjälp av Stellar Intensity Interferometry och verkade från 1963 till 1974. VERITAS-teamet visade båda förbättringarna av känsligheten hos teknik och dess skalbarhet med digital elektronik.

Forskarna har bevisat att dussintals teleskop kan kombineras med modern elektronik. Detta kan visa sig vara ett intressant alternativ för den framtida Cherenkov Telescope Array. Det kommer att bli världens största gammastrålningsobservatorium. CTA kommer att ha gammastråleteleskop i tre storleksklasser, DESY ansvarar för de medelstora teleskopen. "CTA kommer att använda upp till 99 teleskop med kilometerbaslinje på södra halvklotet och 19 teleskop med flera hundra meter baslinjer på norra halvklotet, "Förklarade Hassan. "Att utföra interferometrimätningar med Stellar Intensity Interferometry med framtida CTA skulle tillåta oss att studera stjärnor med oöverträffad vinkelupplösning."

Intensitetsinterferometri kunde inte bara göra det möjligt för forskare att bestämma diametern på stjärnor, men också för att avbilda stjärnytor, och att mäta egenskaperna hos system som interagerande binära stjärnor, snabbt roterande stjärnor, eller pulseringen av Cepheidvariabler, bland annat. Efter att tidigare ha mätt den skenbara diametern på några mycket små stjärnor på himlen med hjälp av asteroidockultationsmetoden, den nya studien är ytterligare en indikator på att gammastrålningteleskop, och deras vetenskapsmän, är mer än vad man ser.