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AlbertR

Red de Telescopios Cherenkov (CTA)

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AlbertR

Los avances en la comprensión del Universo no solo se dan estudiando el espectro visible que es accesible a los telescopios ópticos, hay que explorar todo el espectro electromagnético. En España tenemos la suerte de disfrutar de algunos de los mejores Observatorios Astronómicos del mundo. Si actualmente disponemos del mayor telescopio óptico del mundo, el Gran Telescopio de Canarias, la semana pasada, el 10/10/2018, nuestro Ministro-Astronauta Pedro Duque con la presencia del Premio Nobel de Física 2015 Takaaki Kajita, (por el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos), ha inaugurado uno de los mayores Telescopios de Rayos Gamma por Efecto Cherenkov del mundo, el Large-Sized Telescope (LST-1) con un espejo parabólico segmentado de 23 metros de diámetro, (400 m2 de superficie reflectora):

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¿Qué es un telescopio de rayos gamma de efecto Cherenkov? Brevemente, cuando fotones gamma de muy alta energía o partículas cargadas, (como protones), que forman los rayos cósmicos, penetran en la atmósfera terrestre e interactúan con ella producen una cascada de partículas que viaja hacia la superficie terrestre a velocidades superiores a las de la luz en el aire. Las partículas cargadas eléctricamente en su camino hacia la superficie terrestre polarizan asimétricamente las moléculas de oxígeno y nitrógeno, las cuales al despolarizarse espontáneamente, producen la luz azulada conocida como "luz Cherenkov" Esta luz es la que detecta el Telescopio de Efecto Cherenkov.

 

En España, en la isla de La Palma hay instalados 2 potentes telescopios de efecto Cherenkov, MAGIC-I que observa desde 2004 y MAGIC-II que funciona desde 2009, ambos con un espejo segmentado de 17 m de diámetro cada uno, (234 m2 de superficie cada uno)

Los MAGIC tienen una sensibilidad de detección de 30 GeV – 100 TeV. Pues bien, apoyándose en la experiencia de los MAGIC, -además de otros instrumentos como High Energy Stereoscopic System (HESS) o Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS)-, se ha instalado el nuevo LST en El Roque de los Muchachos junto a los dos MAGIC. La idea es que sean precisamente los MAGIC los que sirvan de guía al nuevo LST-1 en la fase de puesta en marcha y verificación técnica de este nuevo LST más potente que ellos, del que se espera que su sensibilidad de detección sea a partir de 20 GeV. Aunque el LST-1 tiene una altura de 45 metros y pesa alrededor de 100 toneladas, es extremadamente ágil, con la capacidad de reposicionar en 20 segundos para capturar señales de rayos gamma breves y de baja energía.

 

El nuevo LST-1 es el primer componente de Cherenkov Telescope Array (CTA), un conjunto de 100 telescopios previstos de aquí a 2025 para cubrir el rango 20 GeV – 300 TeV, que además de LST, se necesitarán otros dos tipos de telescopios para cubrir el rango total de energía de CTA: los Medium-Sized Telescopes o MST (Telescopios Medianos) y los Small-Sized Telescopes o SST (Telescopios Pequeños). Dado que los rayos gamma de baja energía producen poca cantidad de luz Cherenkov, es necesario usar telescopios con grandes espejos para capturar las imágenes que producen. Se colocarán cuatro LST  en el centro de cada emplazamiento del hemisferio norte y sur del Observatorio para cubrir la sensibilidad a bajas energías de CTA, entre 20 y 150 GeV.

  • En CTA norte, (isla de La Palma en España) habrá 4 LSE de 23 m de diámetro cada uno y 15 MST de 12 m de diámetro cada uno.
  • En CTA sur, (desierto de Atacama, Chile) habrá 4 LSE de 23 m de diámetro cada uno, 25 MST de 12 m de diam. cada uno y más de una cincuentena de SST de 4 m de diám. cada uno.

En este vídeo se ve como quedará el sistema completo Cherenkov Telescope Array (CTA) cuando finalice su construcción en 2025:

 

 

Muy buena información a nivel divulgación en castellano en La exploración del Universo en altas energías, CTA

 

 

Saludos.

 

 

 

 

 

Editado por AlbertR
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AlbertR
On 13/10/2018 at 19:01, AlbertR dijo:
  • En CTA norte, (isla de La Palma en España) habrá 4 LSE de 23 m de diámetro cada uno y 15 MST de 12 m de diámetro cada uno.
  • En CTA sur, (desierto de Atacama, Chile) habrá 4 LSE de 23 m de diámetro cada uno, 25 MST de 12 m de diam. cada uno y más de una cincuentena de SST de 4 m de diám. cada uno.

 

El pasado 19 de diciembre de 2018, Federico Ferrini, Director del CTAO (Observatorio Cherenkov Telescope Array), se reunió con el Director General de ESO, Xavier Barcons, en las oficinas de ESO en Santiago (Chile). Junto con el Director de Operaciones de ESO, Andreas Kaufer, y otros miembros del personal de ESO, se firmó el acuerdo para la construcción y operaciones del conjunto sur de CTA dentro de las instalaciones de Paranal de ESO, en el norte de Chile.

Xavier Barcons: “La amplia experiencia de ESO en el mantenimiento y operaciones de conjuntos de telescopios en zonas remotas será muy valiosa para el proyecto CTA”.


La ubicación austral del CTA (Cherenkov Telescope Array) está a tan solo 11 kilómetros al sudeste de la ubicación del VLT (Very Large Telescope), en el Observatorio Paranal de ESO, en el desierto de Atacama, y a solo 16 kilómetros del lugar de construcción del próximo ELT (Extremely Large Telescope). Esta es una de las regiones más secas y aisladas en la tierra, un paraíso astronómico. Además de las condiciones ideales para la observación durante todo el año, instalar el CTA en el Observatorio Paranal le proporciona las ventajas de poder aprovechar la infraestructura de ESO. Tanto las infraestructuras y servicios existentes como la amplia experiencia de ESO encabezando proyectos astronómicos internacionales en Chile, serán un respaldo para la construcción y operación del nuevo conjunto de telescopio.

 

“Gracias a los acuerdos firmados, el CTAO no solo se beneficiará del espectacular cielo nocturno de Chile, sino también de las instalaciones y de la dilatada experiencia de ESO, que será una valiosa contribución a la realización de este ambicioso sistema de telescopios”, afirma Federico Ferrini. “La colaboración entre ESO y el CTAO servirá como piedra angular en esta época de rápido crecimiento de la astrofísica multimensajero, proporcionando una oportunidad para establecer más colaboraciones con otras grandes infraestructuras, como ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), SKA (Square Kilometre Array) y los interferómetros de ondas gravitacionales de tecnología punta (LIGO-VIRGO)”.

 

El alcance científico de CTA es muy amplio: desde entender el papel de las partículas cósmicas relativistas hasta la búsqueda de materia oscura. CTA explorará el universo extremo, sondeando entornos que van desde las inmediaciones de los agujeros negros a los vacíos cósmicos en las escalas más grandes. Incluso puede llevarnos a una nueva física que estudie la naturaleza de la materia y las fuerzas más allá del modelo estándar.

 

Más de 1400 científicos e ingenieros de países de los cinco continentes participan en el desarrollo científico y técnico del CTA. Los socios de la entidad jurídica actual — CTAO gGmbH – son los representantes de los ministerios y organismos de financiación de Alemania, Australia, Austria, Eslovenia, España, Francia, Italia, Japón, Países Bajos, Reino Unido, República Checa, Sudáfrica y Suiza.

 

 

Saludos,

 

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urugabo
On 13/10/2018 at 14:01, AlbertR dijo:

¿Qué es un telescopio de rayos gamma de efecto Cherenkov? Brevemente, cuando fotones gamma de muy alta energía o partículas cargadas, (como protones), que forman los rayos cósmicos, penetran en la atmósfera terrestre e interactúan con ella producen una cascada de partículas que viaja hacia la superficie terrestre a velocidades superiores a las de la luz en el aire.

 

Hola, esto está mal, no? 

La velocidad de la luz no fija un límite máximo, sin importar el medio?

O no es así?

 

 

 

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AlbertR
hace 8 minutos, urugabo dijo:

 

Hola, esto está mal, no? 

La velocidad de la luz no fija un límite máximo, sin importar el medio?

O no es así?

 

"La radiación de Cherenkov (también escrito Cerenkov o Čerenkov) es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas cargadas eléctricamente en un determinado medio a velocidades superiores a la velocidad de fase de la luz en ese medio. La velocidad de la luz depende del medio, y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse, pero sí en un medio en el que esta es forzosamente inferior"

 

Fuente: Radiación de Cherenkov

 

Puede interesarte: Encendido y apagado de un reactor nuclear

 

Saludos.

Editado por AlbertR

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urugabo

Gracias. No sabía eso.

 

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danr19

Hola. Tuve la oportunidad de ver los telescopios Cherenkov de La Palma
Aparte de su funcionalidad, son muy bonitos estéticamente.
Hay varias fotos conocidas reflejando el cielo de noche.
 

Magic II Ø 1700 cm.jpg


Saludos,
Daniel

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c4r4j0

La velocidad de fase de la luz no es la velocidad de la luz... 
Se puede ver en la wikipedia qué es cada cosa.

Saludos!

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Saludos!

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danr19

Perdón 
Justo en el APOD de hoy publicaron un timelapse de los Cherenkov de Namibia, que son monstruosos

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juanca

Extraordinario post y sus respuestas. Gracias EP. Que sería de mi vida sin esta página.

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AlbertR

Hoy acabo de enterarme de una nueva aplicación muy curiosa de los Telescopios de Efecto Cherenkov que me ha sorprendido, medir el diámetro de estrellas lejanas mediante ocultaciones por asteroides:

 

El tamaño angular de una estrella es un factor crítico para determinar sus propiedades básicas. La medición directa de los diámetros angulares estelares es difícil: a distancias interestelares, las estrellas son generalmente demasiado pequeñas para ser resueltas por cualquier telescopio óptico individual.
Esta limitación fundamental se puede superar estudiando el patrón de difracción en la sombra proyectada cuando un asteroide oculta una estrella, pero solo cuando la incertidumbre fotométrica es menor que el ruido agregado por el centelleo atmosférico.
Los telescopios Cherenkov atmosféricos utilizados para la observación de partículas astrofísicas no se han explotado generalmente para la astronomía óptica debido a la calidad óptica modesta de la superficie de sus espejos. Sin embargo, su gran área de espejo los hace muy adecuados para tales mediciones de fotometría de precisión de alta resolución.
Aquí mostramos dos ocultaciones de estrellas observadas por los cuatro telescopios
 VERITAS Cherenkov con muestreo de milisegundos, desde donde podemos proporcionar una medida directa del diámetro angular de las estrellas ocultadas en la escala de ≤ 0,1 miliarcosegundos. Esta es una resolución nunca antes alcanzada con mediciones ópticas y representa orden de mejora de 1 magnitud sobre el método equivalente mediante ocultación lunar.
Comparamos el radio estelar resultante con estimaciones derivadas empíricamente de mediciones de temperatura y brillo, confirmando que este método puede ser muy útil para estrellas con clasificaciones estelares ambiguas.

 

En concreto han sido capaces de medir el diámetro de una gigante roja a 2674 años luz de distancia y de una estrella del tamaño del Sol a 700 años luz.

Primero usando los cuatro grandes telescopios VERITAS del Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona, el equipo pudo detectar claramente el patrón de difracción de la estrella TYC 5517-227-1 cuando fue ocultada por el asteroide Imprinetta de 60 kilómetros de diámetro el 22 de febrero de 2018. Los telescopios VERITAS permitieron tomar 300 instantáneas cada segundo. A partir de estos datos, el perfil de brillo del patrón de difracción se pudo reconstruir con alta precisión, dando como resultado un diámetro angular o aparente de la estrella de 0,125 miliarcosegundos. Junto con su distancia de 2674 años luz, esto significa que el verdadero diámetro de la estrella es once veces el de nuestro sol: este resultado clasifica a la estrella, cuya clase era ambigua antes, como una estrella gigante roja.

 

Los investigadores repitieron la hazaña tres meses después, el 22 de mayo de 2018, cuando el asteroide Penélope, con un diámetro de 88 kilómetros, ocultó la estrella TYC 278-748-1. Las medidas resultaron en un tamaño angular de 0,094 miliarcosegundos y un diámetro verdadero de 2,17 veces el de nuestro sol. Esta vez, el equipo pudo comparar el diámetro con una estimación anterior basada en otras características de la estrella que había colocado su diámetro en 2,173 veces el diámetro solar, una excelente coincidencia, aunque la estimación anterior no se basó en una medición directa.

Este es el tamaño angular más pequeño de una estrella medido directamente hasta ahora. La ocultación de estrellas por asteroides observada con los telescopios Cherenkov ofrece una resolución diez veces mejor que el método estándar de ocultación lunar. Además, es al menos el doble de nítido que las mediciones de tamaño interferométrico disponibles. La incertidumbre de estas mediciones es de alrededor del diez por ciento y se espera que esto se pueda mejorar notablemente optimizando la configuración, por ejemplo, reduciendo la longitud de onda de los colores grabados, dado que las diferentes longitudes de onda se difractan de manera diferente, el patrón se “mancha” si se registran demasiados colores al mismo tiempo.

Este estudio piloto establece un nuevo método para determinar el verdadero diámetro de las estrellas. Los científicos estiman que utilizando los telescopios adecuados se podría ver más de una ocultación por asteroides por semana. Dado que la misma estrella se ve más pequeña cuanto más lejos está, moverse a diámetros angulares más pequeños también significa extender el rango de observación. Se estima que este nuevo método puede analizar estrellas hasta diez veces más lejos de lo que permite el método estándar de ocultación lunar. En conjunto, la técnica puede proporcionar datos suficientes para estudios de población estelar.

 

Fuentes:

 

Direct measurement of stellar angular diameters by the VERITAS Cherenkov Telescopes

 

Asteroids help scientists to measure the diameters of far away stars. New technique doubles resolution of angular size measurements

 

A ver si los MAGIC españoles se animan y empiezan también a realizar medidas de este tipo.

Saludos.

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AlbertR
En 8/1/2019 a las 16:04, AlbertR dijo:

"La radiación de Cherenkov (también escrito Cerenkov o Čerenkov) es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas cargadas eléctricamente en un determinado medio a velocidades superiores a la velocidad de fase de la luz en ese medio. La velocidad de la luz depende del medio, y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse, pero sí en un medio en el que esta es forzosamente inferior"

 

Fuente: Radiación de Cherenkov

 

Hoy he visto el interesante vídeo del Fermilab "Why does light slow down in water?" que explica bien el fenómeno de la ralentización de la velocidad de la luz en medios materiales, (se pueden activar subtítulos en inglés):

 

 

Saludos.

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AlbertR

Estallido de muy alta energía observado por los MAGIC (Telescopios de Efecto Cherenkov)

 

Los estallidos de rayos gamma (GRB, “gamma ray bursts”) son las apariciones de fotones más violentas en el universo y aparecen repentinamente en el cielo, con una cadencia aproximada de una vez al día. Se cree que podrían ser el resultado del colapso de estrellas masivas o de la fusión de estrellas de neutrones en galaxias distantes pero no se sabe con seguridad. Normalmente hay un destello inicial muy brillante, llamado emisión rápida, que dura desde una fracción de segundo hasta unos pocos cientos de segundos. Esta emisión rápida viene acompañada de post-luminiscencia, una emisión más débil, pero de mayor duración en un amplio rango de longitudes de onda.

 

El 14 de enero de 2019 dos satélites espaciales, el Neil Gehrels Swift Observatory y el Fermi Gamma-ray Space Telescope, descubrieron independientemente un GRB. Al estallido se le designó como GRB 190114C y en tan solo 22 segundos, su posición en el cielo se publicó en forma de alerta electrónica a los astrónomos de todo el mundo, incluida la Colaboración MAGIC, que opera dos telescopios Cherenkov de 17 metros de diámetro ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos (isla de La Palma, España). Allí un sistema automático procesa en tiempo real las alertas de GRB que envían los satélites y hace que los telescopios MAGIC apunten inmediatamente a la posición del cielo donde se ha producido el GRB: los MAGIC empezaron a observar GRB 190114C tan sólo 50 segundos después de su inicio.

 

El análisis de los datos recogidos durante las primeras decenas de segundos, reveló la emisión de fotones en la post-luminiscencia que alcanzaron energías de TeV, un billón de veces más energéticos que la luz visible, cuyo rango es 1.55 - 3.10 eV. Durante este tiempo, la emisión de fotones de TeV de GRB 190114C fue 100 veces más intensa que la fuente estable más brillante conocida en estas energías, la Nebulosa del Cangrejo. Así, GRB 190114C ha pasado a ostentar el récord de ser la fuente más brillante conocida de fotones de TeV. La emisión se desvaneció rápidamente con el tiempo, igual que la post-luminiscencia observada a energías más bajas. Los últimos destellos vistos por MAGIC finalizaron media hora después.

 

Por primera vez, la Colaboración MAGIC anunció la detección inequívoca de fotones de TeV de un GRB a la comunidad internacional de astrónomos sólo unas horas después de las alertas enviadas por los satélites, tras una cuidadosa verificación de los datos preliminares. Esto facilitó una extensa campaña de observaciones en múltiples longitudes de onda del GRB 190114C, con la contribución de más de dos docenas de observatorios e instrumentos, proporcionando una cobertura completa de este GRB desde la banda de radio hasta las energías TeV. En particular, las observaciones ópticas permitieron medir el tiempo de viaje de los fotones desde que se generaron en el GRB 190114C, ubicado en la constelación de Fornax, en aproximadamente unos 4.500 millones de años.

¿Qué mecanismo físico está detrás de la producción de los fotones de TeV detectados por MAGIC? Las energías son mucho más altas de lo que se puede esperar de la radiación sincrotrón, causada por los electrones de alta energía en movimiento dentro de campos magnéticos. Este proceso se considera responsable de la emisión que se había observado anteriormente a energías más bajas en la post-luminiscencia de los GRBs.

 

El análisis detallado de los datos apunta a que el mecanismo responsable de esta emisión es el proceso Compton Inverso, en el cual los electrones transfieren energía al colisionar con la población de fotones existentes, haciéndolos más energéticos.

 

 

MAGIC ha elaborado dos documentos científicos que analizan GRB 190114C, que fueron publicados ayer en la prestigiosa revista NATURE:

 

Teraelectronvolt emission from the γ-ray burst GRB 190114C

 

Observation of inverse Compton emission from a long γ-ray burst

 

Noticia leída en MAGIC telescopes observes most violent gamma-ray burst to date. Gamma-ray burst with ultra power

 

Saludos.

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juanca

Excelente "post" . Este es uno de los motivos por el cual estoy registrado en Espacio Profundo.

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AlbertR
En 21/11/2019 a las 10:48, AlbertR dijo:

Estallido de muy alta energía observado por los MAGIC (Telescopios de Efecto Cherenkov) ... Los estallidos de rayos gamma (GRB, “gamma ray bursts”) son las apariciones de fotones más violentas en el universo y aparecen repentinamente en el cielo, con una cadencia aproximada de una vez al día ...

 

El 14 de enero de 2019 los satélites espaciales Swift y Fermi descubrieron independientemente el estallido de rayos gamma GRB 190114C. En veintidós segundos sus coordenadas en el cielo se distribuyeron a través de una alerta electrónica a astrónomos de todo el mundo, incluida la colaboración MAGIC, que opera dos telescopios de diecisiete metros de diámetro ubicados en La Palma.

 

El análisis de los datos obtenidos durante las primeras decenas de segundos convirtió a este evento en la fuente más brillante de fotones en el rango de los teraelectronvoltios (TeV) de la historia. El nivel de energía detectado por MAGIC está muy por encima de lo que puede aportar la radiación sincrotrón, responsable de la emisión observada a energías más bajas en estallidos anteriores y que es producida por electrones moviéndose a velocidades próximas a la de la luz en presencia de campos magnéticos.

 

Estos nuevos resultados apuntan a que el origen más probable de la emisión en teraelectronvoltios es el llamado proceso Compton inverso, donde una población de fotones eleva significativamente su energía al chocar con electrones muy energéticos.

 

Vídeo sobre GRB 190114C elaborado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía en español:

 

 

Saludos.

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AlbertR
En 16/4/2019 a las 23:26, AlbertR dijo:

Hoy acabo de enterarme de una nueva aplicación muy curiosa de los Telescopios de Efecto Cherenkov que me ha sorprendido, medir el diámetro de estrellas lejanas mediante ocultaciones por asteroides...

 

Nueva aplicación de una red de telescopios de Efecto Cherenkov: mediante interferometría óptica han combinado 4 telescopios de rayos gamma en un instrumento óptico virtual gigante, y así los astrónomos han medido los diámetros angulares de estrellas individuales a cientos de años luz de distancia. El equipo ha utilizado los cuatro telescopios de 12 m de diámetro cada uno VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) en Arizona, EEUU como un instrumento combinado para determinar el tamaño de Beta Canis Majoris (Mirzam), una estrella gigante azul ubicada a 500 años luz del sol, y Epsilon Orionis (Alnilam), un estrella supergigante azul ubicada a 2.000 años luz del sol, obteniendo 0.523 +/- 0.017 milésimas de segundo de arco para Beta CMa y 0.631 +/- 0.017 mas para Epsilon Ori.

 

Veritas.thumb.png.77f436af4af54c3744dae811239a182d.png

Matriz VERITAS formada por los telescopios T1, T2, T3 y T4 de 12 metros de diámetro cada uno

 

Las observaciones de alta resolución angular en longitudes de onda ópticas proporcionan información valiosa en astrofísica estelar, midiendo directamente parámetros estelares fundamentales y sondeando atmósferas estelares, discos circunestelares, alargamiento de estrellas que giran rápidamente y pulsaciones de estrellas variables cefeidas. El tamaño angular de la mayoría de las estrellas es del orden de un milisegundo de arco o menos, y para resolver espacialmente los discos estelares y las características a esta escala se requiere un interferómetro óptico que utilice una serie de telescopios con líneas de base del orden de cientos de metros.

 

Informamos sobre la implementación exitosa de un sistema de interferometría de intensidad estelar desarrollado para los cuatro telescopios Cherenkov atmosféricos de imágenes VERITAS. El sistema se utilizó para medir el diámetro angular de las dos estrellas β Canis Majoris y ϵ Orionis con una precisión superior al 5%.

 

El sistema utiliza un enfoque fuera de línea donde las fluctuaciones de intensidad de la luz de las estrellas registradas en cada telescopio están correlacionadas después de la observación. La técnica se puede escalar fácilmente de decenas a cientos de telescopios, proporcionando una capacidad que ha demostrado ser un desafío técnico para los observatorios de interferometría de amplitud óptica de la generación actual. Este trabajo demuestra la viabilidad de realizar mediciones astrofísicas con imágenes de conjuntos de telescopios atmosféricos de Cherenkov como interferómetros de intensidad y la promesa de integrar un sistema de interferometría de intensidad en futuros observatorios como el Cherenkov Telescope Array (CTA).

 

El estudio, que va a ser publicado en Nature Astronomy es: Demonstration of stellar intensity interferometry with the four VERITAS telescopes

 

Saludos.

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