En faisant revivre une technique capable de combiner des télescopes gamma spécialisés à un instrument virtuel géant, les scientifiques ont mesuré les diamètres d'étoiles individuelles à des centaines d'années-lumière. L'équipe a utilisé les quatre télescopes VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) aux États-Unis comme un instrument combiné pour déterminer la taille de Beta Canis Majoris - une étoile géante bleue située à 500 années-lumière du soleil - et Epsilon Orionis - un étoile supergéante bleue située 2, 000 années-lumière du soleil. La technique d'interférométrie d'intensité stellaire, démontré pour la première fois il y a près de 50 ans, pourrait également être une utilisation secondaire pour d'autres observatoires de rayons gamma, y compris le prochain Cherenkov Telescope Array (CTA). L'équipe dirigée par des astronomes du Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et de l'Université de l'Utah et comprenant des scientifiques de DESY rapportent leurs découvertes dans le journal Astronomie de la nature .

« Une bonne compréhension de la physique stellaire est importante pour une vaste gamme de domaines astronomiques, des études des exoplanètes à la cosmologie, et pourtant ils sont souvent considérés comme des sources ponctuelles de lumière en raison de leur grande distance de la Terre, " a déclaré Nolan Matthews de l'Université de l'Utah. " L'interférométrie a largement réussi à atteindre la résolution angulaire nécessaire pour résoudre spatialement les étoiles et nous avons démontré la capacité d'effectuer des mesures d'interférométrie d'intensité optique avec un réseau de nombreux télescopes qui à leur tour aideront pour améliorer notre compréhension des systèmes stellaires."

D'habitude, les télescopes VERITAS surveillent le ciel à la recherche de faibles éclairs bleus de lumière Cherenkov qui se produisent lorsque les rayons gamma du cosmos frappent l'atmosphère terrestre. Cependant, ces observations sont limitées aux heures sombres sans lune. L'équipe a utilisé du temps pendant lequel VERITAS ne peut pas effectuer ses observations normales en décembre 2019. "L'électronique moderne nous permet de combiner informatiquement les signaux lumineux de chaque télescope. L'instrument résultant a la résolution optique d'un réflecteur de la taille d'un terrain de football, " a déclaré le chercheur principal David Kieda de l'Université de l'Utah. "Il s'agit de la première démonstration de la technique originale de Hanbury Brown et Twiss à l'aide d'un réseau de télescopes optiques."

L'équipe a observé les deux étoiles pendant plusieurs heures. Les mesures ont donné des diamètres angulaires de 0,523 milliseconde d'arc pour Beta Canis Majoris et de 0,631 milliseconde d'arc pour Epsilon Orionis. Une milliseconde d'arc correspond à peu près à la taille d'une pièce de deux centimes d'euro au sommet de la Tour Eiffel à Paris, vue de New York. "Les valeurs mesurées pour les deux étoiles sont en bon accord avec les mesures précédentes avec la même technique faite avec les télescopes Narrabri dans les années 1970, " a déclaré Tarek Hassan, scientifique de DESY, qui a participé à l'analyse des mesures VERITAS. Les télescopes Narrabri ont été les premiers instruments à effectuer des mesures stellaires à l'aide de l'interférométrie d'intensité stellaire et ont fonctionné de 1963 à 1974. L'équipe VERITAS a démontré à la fois des améliorations de la sensibilité de la technique et son évolutivité à l'aide de l'électronique numérique.

Les scientifiques ont prouvé que des dizaines de télescopes pouvaient être combinés à l'aide de l'électronique moderne. Cela pourrait s'avérer une option intéressante pour le futur réseau de télescopes Cherenkov. Ce sera le plus grand observatoire de rayons gamma au monde. Le CTA proposera des télescopes à rayons gamma dans trois classes de taille, DESY est responsable des télescopes de taille moyenne. "Le CTA utilisera jusqu'à 99 télescopes avec une ligne de base kilométrique dans l'hémisphère sud et 19 télescopes avec des lignes de base de plusieurs centaines de mètres dans l'hémisphère nord, " a expliqué Hassan. " Effectuer des mesures d'interférométrie d'intensité stellaire avec le futur CTA nous permettrait d'étudier les étoiles avec une résolution angulaire inégalée. "

L'interférométrie d'intensité pourrait non seulement permettre aux scientifiques de déterminer les diamètres des étoiles, mais aussi pour imager des surfaces stellaires, et pour mesurer les propriétés de systèmes comme les étoiles binaires en interaction, étoiles en rotation rapide, ou la pulsation des variables céphéides, entre autres.Ayant déjà mesuré le diamètre apparent de quelques très petites étoiles dans le ciel en utilisant la méthode d'occultation d'astéroïdes, la nouvelle étude est un indicateur de plus que les télescopes à rayons gamma, et leurs scientifiques, sont plus qu'il n'y paraît.