Rianimando una tecnica in grado di combinare telescopi a raggi gamma specializzati in un gigantesco strumento virtuale, gli scienziati hanno misurato i diametri delle singole stelle a centinaia di anni luce di distanza. Il team ha utilizzato i quattro telescopi VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) negli Stati Uniti come uno strumento combinato per determinare le dimensioni di Beta Canis Majoris, una stella gigante blu situata a 500 anni luce dal sole, e di Epsilon Orionis, una stella supergigante blu situata 2, 000 anni luce dal sole. La tecnica dell'interferometria a intensità stellare, dimostrato per la prima volta quasi 50 anni fa, potrebbe essere un uso secondario anche per altri osservatori di raggi gamma, incluso il prossimo Cherenkov Telescope Array (CTA). Il team guidato da astronomi dell'Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e dell'Università dello Utah e che include scienziati di DESY riportano le loro scoperte sulla rivista Astronomia della natura .

"Una corretta comprensione della fisica stellare è importante per una vasta gamma di campi astronomici, dagli studi sugli esopianeti alla cosmologia, eppure sono spesso visti come sorgenti puntiformi di luce a causa delle loro grandi distanze dalla Terra, " ha affermato Nolan Matthews dell'Università dello Utah. "L'interferometria ha avuto un grande successo nel raggiungere la risoluzione angolare necessaria per risolvere spazialmente le stelle e abbiamo dimostrato la capacità di eseguire misurazioni di interferometria dell'intensità ottica con una serie di molti telescopi che a loro volta aiuteranno per migliorare la nostra comprensione dei sistemi stellari."

Generalmente, i telescopi VERITAS monitorano il cielo alla ricerca di deboli lampi blu di luce Cherenkov che vengono prodotti quando i raggi gamma del cosmo colpiscono l'atmosfera terrestre. Però, queste osservazioni sono limitate alle ore buie senza luna. Il team ha utilizzato il tempo durante il quale VERITAS non può eseguire le sue normali osservazioni nel dicembre 2019. "L'elettronica moderna ci consente di combinare computazionalmente i segnali luminosi di ciascun telescopio. Lo strumento risultante ha la risoluzione ottica di un riflettore delle dimensioni di un campo da calcio, " ha affermato il ricercatore principale David Kieda dell'Università dello Utah. "Questa è la prima dimostrazione della tecnica originale Hanbury Brown e Twiss utilizzando una serie di telescopi ottici".

Il team ha osservato entrambe le stelle per diverse ore. Le misurazioni hanno prodotto diametri angolari di 0,523 milliarcosecondi per Beta Canis Majoris e 0,631 milliarcosecondi per Epsilon Orionis. Un milliarcosecondo ha le dimensioni di una moneta da due centesimi di euro in cima alla Torre Eiffel a Parigi vista da New York. "I valori misurati per entrambe le stelle sono in buon accordo con le misurazioni precedenti con la stessa tecnica effettuate con i telescopi Narrabri negli anni '70, " ha affermato lo scienziato di DESY Tarek Hassan che è stato coinvolto nell'analisi delle misurazioni VERITAS. I telescopi Narrabri sono stati i primi strumenti a eseguire misurazioni stellari utilizzando l'interferometria a intensità stellare e sono stati operativi dal 1963 al 1974. Il team VERITAS ha dimostrato entrambi i miglioramenti alla sensibilità del tecnica e la sua scalabilità tramite l'elettronica digitale.

Gli scienziati hanno dimostrato che dozzine di telescopi potrebbero essere combinati utilizzando l'elettronica moderna. Ciò potrebbe rivelarsi un'opzione interessante per il futuro Cherenkov Telescope Array. Sarà il più grande osservatorio di raggi gamma del mondo. CTA presenterà telescopi a raggi gamma in tre classi di dimensioni, DESY è responsabile dei telescopi di medie dimensioni. "CTA impiegherà fino a 99 telescopi con linea di base chilometrica nell'emisfero meridionale e 19 telescopi con linee di base di diverse centinaia di metri nell'emisfero settentrionale, " ha spiegato Hassan. "Eseguire misurazioni di Interferometria di intensità stellare con il futuro CTA ci consentirebbe di studiare le stelle con una risoluzione angolare senza precedenti".

L'interferometria di intensità potrebbe non solo consentire agli scienziati di determinare i diametri delle stelle, ma anche per l'immagine di superfici stellari, e per misurare le proprietà di sistemi come le stelle binarie interagenti, stelle in rapida rotazione, o la pulsazione delle variabili Cefeidi, tra gli altri. Avendo precedentemente misurato il diametro apparente di alcune stelle molto piccole nel cielo usando il metodo dell'occultazione di asteroidi, il nuovo studio è un ulteriore indicatore del fatto che i telescopi a raggi gamma, e i loro scienziati, sono più di quanto sembri.