Используя уникальные возможности телескопов, специализирующихся на космических гамма-лучах, ученые измерили наименьший на сегодняшний день видимый размер звезды на ночном небе. Измерения с помощью телескопа Veritas (Veritas) показывают диаметры гигантской звезды на расстоянии 2674 световых лет и звезды, похожей на солнце, на расстоянии 700 световых лет.Исследование устанавливает новый метод для астрономов, чтобы определить размер звезд, как международная команда во главе с Тарек Хассан из Дези и Майкл Даниэль из Смитсоновской астрофизической обсерватории (SAO) сообщает в журнале Nature Astronomy .
Почти любая звезда на небе находится слишком далеко, чтобы ее можно было разглядеть даже в лучшие оптические телескопы. Чтобы преодолеть это ограничение, ученые использовали оптическое явление, называемое дифракцией, для измерения диаметра звезды. Этот эффект иллюстрирует волновую природу света и возникает, когда объект, например астероид, проходит перед звездой. "Невероятно слабые тени астероидов проходят над нами каждый день", - объяснил Хасан. - Но край их тени не совсем острый.Вместо этого, морщины света окружают центральную тень, как рябь на воде."Это общее оптическое явление, называемое дифракционной картиной и может быть воспроизведено в любой школьной лаборатории с помощью лазера, поражающего острый край.
Исследователи использовали тот факт, что по форме рисунка можно выявить угловые размеры источника света. Однако, в отличие от школьной лаборатории, дифракционную картину звезды, оккультированной астероидом, очень трудно измерить. - Эти астероиды трудно предсказать, - сказал Дэниел. "И единственный шанс поймать дифракционную картину - сделать очень быстрые снимки, когда тень проносится через телескоп."Таким образом, астрономы измерили угловые размеры звезд, которые были скрыты Луной.Этот метод работает вплоть до угловых диаметров около одного миллиарсекунды, что составляет примерно видимый размер двухцентовой монеты На вершине Эйфелевой башни в Париже, как видно из Нью-Йорка.
Однако не так много звезд на небе настолько "большие"."Для разрешения еще меньших угловых диаметров команда использовала телескопы Черенкова. Эти приборы обычно следят за очень коротким и слабым голубоватым свечением, которое производят высокоэнергетические частицы и гамма-лучи из космоса, когда они сталкиваются и проносятся через атмосферу Земли. Телескопы Черенкова дают не самые лучшие оптические изображения. Но благодаря своей огромной зеркальной поверхности, обычно сегментированной на шестиугольники, как Глаз мухи, они чрезвычайно чувствительны к быстрым вариациям света, в том числе звездного.
Используя четыре больших телескопа VERITAS в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла в Аризоне, команда смогла четко обнаружить дифракционную картину звезды TYC 5517-227-1, пронесшейся мимо, поскольку она была оккультирована 60-километровым астероидом Imprinetta 22 февраля 2018 года. Телескопы VERITAS позволяли делать 300 снимков каждую секунду. Исходя из этих данных, профиль яркости дифракционной картины может быть реконструирован с высокой точностью, что приводит к угловому или кажущемуся диаметру звезды 0,125 миллиарсекунд.Вместе с расстоянием в 2674 световых года это означает, что истинный диаметр звезды в одиннадцать раз больше нашего Солнца. Интересно, что этот результат классифицирует звезду, чей класс раньше был неоднозначным, как звезда красного гиганта.
Исследователи повторили подвиг три месяца спустя 22 мая 2018 года, когда астероид Пенелопа диаметром 88 километров оккультировал звезду TYC 278-748-1. Измерения привели к угловому размеру 0,094 миллиарсекунд и истинному диаметру в 2,17 раза больше, чем у нашего Солнца. На этот раз команда могла сравнить диаметр с более ранней оценкой, основанной на других характеристиках звезды, которая установила свой диаметр в 2,173 раза больше солнечного диаметра-отличное совпадение, хотя более ранняя оценка не была основана на прямом измерении.
"Это самый маленький угловой размер звезды, когда-либо измеренный непосредственно", - подчеркнул Даниэль. "Профилирование астероидных оккультировок звезд с помощью телескопов Черенкова обеспечивает в десять раз лучшее разрешение, чем стандартный лунный метод оккультирования. Также, по крайней мере дважды как остро как доступные интерферометрические измерения размера."Неопределенность этих измерений составляет около десяти процентов, - пишут авторы. "Мы ожидаем, что это может быть значительно улучшено путем оптимизации настройки, например, сужение длины волны цветов, записанных",-сказал Даниэль.В виду того что различные длины волны дифрагированы по-разному, картина смазана вне если слишком много цветов записаны в тоже время.
"Наше экспериментальное исследование устанавливает новый метод определения истинного диаметра звезд", - резюмировал Хасан. Ученые подсчитали, что подходящие телескопы могли бы наблюдать более одного астероида в неделю. "Поскольку одна и та же звезда выглядит тем меньше, чем дальше она находится, перемещение к меньшим угловым диаметрам также означает расширение диапазона наблюдения", - объяснил Хасан. "Мы подсчитали, что наш метод может анализировать звезды в десять раз дальше, чем позволяет стандартный метод лунного затмения. Все вместе, метод может доставить достаточно данных для популяционных исследований.
