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  • 虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    通过一项能够将伽马射线望远镜组合成一个巨大虚拟仪器的新技术,科学家们已经测量了数百光年外单个恒星的直径。该研究小组使用四个Veritas望远镜(非常高能的辐射成像望远镜阵列系统))作为一个组合仪器,确定了距离太阳500光年的蓝巨星Beta Canis Majoris和距离太阳2000光年的蓝超巨星Epsilon Orionis直径,这是近50年前首次演示的恒星强度干涉测量技术。

    虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    如今也会被其他伽马射线天文台二次使用,包括即将到来的切伦科夫望远镜阵列(CTA),该研究小组由哈佛和史密森天体物理中心(CFA)和犹他大学的天文学家领导,包括DESY的科学家,其研究发现发表在《自然天文学》期刊上。犹他州大学诺兰·马修斯说:正确理解恒星物理对于从系外行星研究到宇宙学的大范围天文领域都很重要,但由于它们与地球的距离很远,它们经常被视为点光源。

    虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    干涉测量学在实现空间分辨恒星所需的角度分辨率方面取得了成功。研究已经展示了用许多望远镜阵列进行光学强度干涉测量的能力,这反过来将有助于提高我们对恒星系统的理解。通常,VERITAS望远镜会监测天空中当宇宙伽马射线撞击地球大气层时产生的微弱蓝色切伦科夫光,然而,这种观测仅限于黑暗的无月时段,例如研究团队在2019年12月使用了Veritas却无法进行正常观测。

    虚拟仪器技术的成功

    犹他州大学首席研究员David Kieda说:现代电子学允许我们通过计算组合来自每个望远镜的光信号。由此产生的巨大虚拟仪器具有足球场大小反射镜的光学分辨率,这是首次使用光学望远镜阵列演示汉伯里·布朗和特维斯的原始技术。研究团队对这两颗恒星进行了几个小时的观测,测量结果显示,Beta Canis Majoris的角直径为0.523毫角秒,Epsilon Orionis的角直径为0.631毫角秒。

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    从纽约看巴黎埃菲尔铁塔顶端一毫角秒大约是一枚两欧分硬币的大小。参与VERITAS测量分析的DESY科学家塔里克·哈桑(Tarek Hassan)说:两颗恒星测量值与之前使用纳拉布里望远镜(Narrabri)在20世纪70年代进行的相同技术测量结果非常一致。纳拉布里望远镜是第一批使用恒星强度干涉法进行恒星测量的仪器,于1963年至1974年投入使用。

    虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    而Veritas团队使用数字电子技术展示了对该技术的灵敏度和可扩展性的改进。科学家们已经证明,几十台望远镜可以用现代电子学组合在一起。对于未来的切伦科夫望远镜阵列来说,这可能是一个有趣的选择。它将成为世界上最大的伽马射线天文台。CTA将以三种大小的伽马射线望远镜为特色,DESY负责中型望远镜。哈桑解释说:CTA将在南半球使用多达99台基线为千米的望远镜,在北半球使用19台基线为数百米的望远镜。

    虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    用未来的CTA进行恒星强度干涉测量技术,将使科学家能够研究具有无与伦比角分辨率的恒星。恒星强度干涉测量法不仅可以使科学家确定恒星的直径,还可以为恒星表面成像,并测量相互作用的双星、快速自转的恒星或造父变星脉动等系统的性质。此前曾用小行星掩星方法测量过天空中一些极小恒星的视直径,这项新的研究再次表明,伽马射线望远镜及其科学家不仅仅是肉眼看到的。

    虚拟仪器技术,成功将望远镜结合:能看出2000光年外的恒星直径

    博科园|研究/来自:亥姆霍兹德国研究中心协会

    参考期刊《自然天文学》

    DOI: 10.1038/s41550-020-1143-y

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