通過一項能夠?qū)①ゑR射線望遠(yuǎn)鏡組合成一個巨大虛擬儀器的新技術(shù)，科學(xué)家們已經(jīng)測量了數(shù)百光年外單個恒星的直徑。該研究小組使用四個Veritas望遠(yuǎn)鏡（非常高能的輻射成像望遠(yuǎn)鏡陣列系統(tǒng))）作為一個組合儀器，

確定了距離太陽500光年的藍(lán)巨星Beta Canis Majoris和距離太陽2000光年的藍(lán)超巨星Epsilon Orionis直徑，這是近50年前首次演示的恒星強(qiáng)度干涉測量技術(shù)。

如今也會被其他伽馬射線天文臺二次使用，包括即將到來的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列(CTA)，該研究小組由哈佛和史密森天體物理中心(CFA)和猶他大學(xué)的天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，包括DESY的科學(xué)家，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上。猶他州大學(xué)諾蘭·馬修斯說：正確理解恒星物理對于從系外行星研究到宇宙學(xué)的大范圍天文領(lǐng)域都很重要，但由于它們與地球的距離很遠(yuǎn)，它們經(jīng)常被視為點(diǎn)光源。

干涉測量學(xué)在實現(xiàn)空間分辨恒星所需的角度分辨率方面取得了成功。研究已經(jīng)展示了用許多望遠(yuǎn)鏡陣列進(jìn)行光學(xué)強(qiáng)度干涉測量的能力，這反過來將有助于提高我們對恒星系統(tǒng)的理解。通常，VERITAS望遠(yuǎn)鏡會監(jiān)測天空中當(dāng)宇宙伽馬射線撞擊地球大氣層時產(chǎn)生的微弱藍(lán)色切倫科夫光，然而，這種觀測僅限于黑暗的無月時段，例如研究團(tuán)隊在2019年12月使用了Veritas卻無法進(jìn)行正常觀測。

虛擬儀器技術(shù)的成功

猶他州大學(xué)首席研究員David Kieda說：現(xiàn)代電子學(xué)允許我們通過計算組合來自每個望遠(yuǎn)鏡的光信號。由此產(chǎn)生的巨大虛擬儀器具有足球場大小反射鏡的光學(xué)分辨率，這是首次使用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡陣列演示漢伯里·布朗和特維斯的原始技術(shù)。研究團(tuán)隊對這兩顆恒星進(jìn)行了幾個小時的觀測，測量結(jié)果顯示，Beta Canis Majoris的角直徑為0.523毫角秒，Epsilon Orionis的角直徑為0.631毫角秒。

從紐約看巴黎埃菲爾鐵塔頂端一毫角秒大約是一枚兩歐分硬幣的大小。參與VERITAS測量分析的DESY科學(xué)家塔里克·哈桑(Tarek Hassan)說：兩顆恒星測量值與之前使用納拉布里望遠(yuǎn)鏡(Narrabri)在20世紀(jì)70年代進(jìn)行的相同技術(shù)測量結(jié)果非常一致。納拉布里望遠(yuǎn)鏡是第一批使用恒星強(qiáng)度干涉法進(jìn)行恒星測量的儀器，于1963年至1974年投入使用。

而Veritas團(tuán)隊使用數(shù)字電子技術(shù)展示了對該技術(shù)的靈敏度和可擴(kuò)展性的改進(jìn)。科學(xué)家們已經(jīng)證明，幾十臺望遠(yuǎn)鏡可以用現(xiàn)代電子學(xué)組合在一起。對于未來的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列來說，這可能是一個有趣的選擇。它將成為世界上最大的伽馬射線天文臺。CTA將以三種大小的伽馬射線望遠(yuǎn)鏡為特色，DESY負(fù)責(zé)中型望遠(yuǎn)鏡。哈桑解釋說：CTA將在南半球使用多達(dá)99臺基線為千米的望遠(yuǎn)鏡，在北半球使用19臺基線為數(shù)百米的望遠(yuǎn)鏡。

用未來的CTA進(jìn)行恒星強(qiáng)度干涉測量技術(shù)，將使科學(xué)家能夠研究具有無與倫比角分辨率的恒星。恒星強(qiáng)度干涉測量法不僅可以使科學(xué)家確定恒星的直徑，還可以為恒星表面成像，并測量相互作用的雙星、快速自轉(zhuǎn)的恒星或造父變星脈動等系統(tǒng)的性質(zhì)。此前曾用小行星掩星方法測量過天空中一些極小恒星的視直徑，這項新的研究再次表明，伽馬射線望遠(yuǎn)鏡及其科學(xué)家不僅僅是肉眼看到的。

博科園｜研究/來自：亥姆霍茲德國研究中心協(xié)會

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-020-1143-y

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