Door een techniek nieuw leven in te blazen die gespecialiseerde gammastraling-telescopen kan combineren tot één gigantisch virtueel instrument, wetenschappers hebben de diameters van individuele sterren op honderden lichtjaren afstand gemeten. Het team gebruikte de vier VERITAS-telescopen (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) in de VS als één gecombineerd instrument om de grootte te bepalen van Beta Canis Majoris - een blauwe reuzenster op 500 lichtjaar van de zon - en Epsilon Orionis - een blauwe superreus op 2, 000 lichtjaar van de zon. De Stellar Intensity Interferometrie techniek, bijna 50 jaar geleden voor het eerst gedemonstreerd, zou ook een secundair gebruik kunnen zijn voor andere observatoria voor gammastraling, inclusief de aanstaande Cherenkov Telescope Array (CTA). Het team onder leiding van astronomen van het Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en de University of Utah en inclusief wetenschappers van DESY rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift Natuurastronomie .

"Een goed begrip van de stellaire fysica is belangrijk voor een enorm scala aan astronomische velden, van exoplaneetstudies tot kosmologie, en toch worden ze vaak gezien als puntbronnen van licht vanwege hun grote afstand tot de aarde, " zei Nolan Matthews van de Universiteit van Utah. "Interferometrie is op grote schaal succesvol geweest in het bereiken van de hoekresolutie die nodig is om sterren ruimtelijk op te lossen en we hebben de mogelijkheid aangetoond om interferometriemetingen van optische intensiteit uit te voeren met een reeks van vele telescopen die op hun beurt zullen helpen om ons begrip van stellaire systemen te verbeteren."

Gebruikelijk, de VERITAS-telescopen bewaken de hemel op vage blauwe flitsen van Cherenkov-licht die worden geproduceerd wanneer gammastralen uit de kosmos de atmosfeer van de aarde raken. Echter, deze waarnemingen zijn beperkt tot donkere maanloze uren. Het team gebruikte de tijd waarin VERITAS zijn normale waarnemingen in december 2019 niet kan uitvoeren. "Met moderne elektronica kunnen we lichtsignalen van elke telescoop op een rekenkundige manier combineren. Het resulterende instrument heeft de optische resolutie van een reflector ter grootte van een voetbalveld. " zei hoofdonderzoeker David Kieda van de Universiteit van Utah. "Dit is de eerste demonstratie van de originele Hanbury Brown en Twiss-techniek met behulp van een reeks optische telescopen."

Het team observeerde beide sterren enkele uren. De metingen resulteerden in hoekdiameters van 0,523 milliboogseconden voor Beta Canis Majoris en 0,631 milliboogseconden voor Epsilon Orionis. Een milliboogseconde is ongeveer zo groot als een munt van twee eurocent bovenop de Eiffeltoren in Parijs, gezien vanuit New York. "De gemeten waarden voor beide sterren komen goed overeen met eerdere metingen met dezelfde techniek die in de jaren zeventig met de Narrabri-telescopen zijn gedaan, ", zei DESY-wetenschapper Tarek Hassan, die betrokken was bij de analyse van de VERITAS-metingen. De Narrabri-telescopen waren de eerste instrumenten die stellaire metingen uitvoerden met behulp van Stellar Intensity Interferometry en waren actief van 1963 tot 1974. Het VERITAS-team toonde beide verbeteringen aan in de gevoeligheid van de techniek en de schaalbaarheid ervan met behulp van digitale elektronica.

De wetenschappers hebben bewezen dat tientallen telescopen kunnen worden gecombineerd met moderne elektronica. Dit zou een interessante optie kunnen zijn voor de toekomstige Cherenkov Telescope Array. Het wordt 's werelds grootste observatorium voor gammastraling. CTA zal gammastraling-telescopen in drie grootteklassen hebben, DESY is verantwoordelijk voor de middelgrote telescopen. "CTA zal tot 99 telescopen gebruiken met een basislijn van kilometers op het zuidelijk halfrond en 19 telescopen met basislijnen van enkele honderden meters op het noordelijk halfrond, " legde Hassan uit. "Door Stellar Intensity Interferometrie-metingen uit te voeren met de toekomstige CTA zouden we sterren kunnen bestuderen met een ongeëvenaarde hoekresolutie."

Met intensiteitsinterferometrie konden wetenschappers niet alleen de diameters van sterren bepalen, maar ook om stellaire oppervlakken in beeld te brengen, en om de eigenschappen van systemen zoals interagerende dubbelsterren te meten, snel roterende sterren, of de pulsatie van Cepheïden variabelen, onder andere. Na eerder de schijnbare diameter van enkele zeer kleine sterren aan de hemel te hebben gemeten met behulp van de asteroïde occultatiemethode, de nieuwe studie is nog een indicator dat gammastraling-telescopen, en hun wetenschappers, zijn meer dan op het eerste gezicht lijkt.