Det første stjerne-interferometer
– fra Galilei til moderne interferometre

Omkring 1630 foretog den italienske fysiker og astronom Galileo Galilei det formentlig første seriøse forsøg på at måle en fjern stjernes diameter. Galilei ophængte en tynd guitarstreng mellem sig selv og den stærke stjerne Vega. Ved at bevæge sig hen mod og bort fra strengen lykkedes det ham at finde det punkt, hvor det så ud som om strengen lige netop dækkede Vega.

Herudfra anslog Galilei, at Vegas vinkeldiameter var „ikke over fem buesekunder". Selv om Galilei forsøgte at eliminere fejl og korrigerede for størrelsen af sin egen pupil, så var resultatet mere end 1500 gange for stort på grund af lufturoen.

Først så sent som i 1890 kom der forbedringer på feltet ved hjælp af en ny metode. Den amerikanske fysiker Albert A. Michelson benyttede sig af en observation, som franskmanden Fizeau havde foretaget i 1868. Når lys fra en kilde, som ikke er punktformig, sendes gennem to separate spalter og bringes sammen i et fælles brændpunkt, opstår et interferensmønster med helt samme slags interferensstriber som fra en punktformig kilde – hvis blot spalterne er så tæt på hinanden, at kilden optræder helt som en punktkilde. (I princippet svarede Fizeaus opstilling til Thomas Youngs oprindelige dobbelt-spalte forsøg fra begyndelsen af 1800-tallet). Når afstanden mellem spalterne øges, viser det sig, at kontrasten i interferensstriberne gradvist svækkes, indtil mønsteret helt forsvinder. Det sker ved en afstand, som er direkte bestemt af vinkeludstrækningen af lyskilden – svarende netop til, at stjerneskiven nu ikke længere fremstår som en punktkilde.

Den første succesfulde anvendelse af denne metode til i praksis at måle vinkeludstrækningen af et himmellegeme kom i 1890. Da lykkedes det for Michelson ved hjælp af 12-tommer refraktoren på Lick Observatoriet (lidt syd for San Fransisco) at bestemme vinkeludstrækningen (og dermed størrelsen) af Jupiters fire Galileiske måner ud fra måling af den spalteafstand, hvor interferensstriberne forsvandt. Overensstemmelsen med de direkte, optiske observationer var slående.

I december 1920 kom så målingerne af de første stjernediametre. Hertil blev 100-tommer teleskopet på Mount Wilson (lidt uden for Los Angeles) anvendt. En lang stålstang med fire små spejle i en speciel spejlanordning blev anbragt øverst på teleskopet. På den måde var det muligt at gøre spalteafstanden større end spejlets diameter (helt op til 6 m). For stjernen Betelgeuze forsvandt interferensstriberne ved en spalteafstand på 3,07 m. Herfra beregnedes Betelgeuzes vinkeludstrækning til at være 0,042 buesekunder. Senere lykkedes det Michelson og hans kolleger at måle diameteren af endnu seks stjerner.

I interferometerteknikken udnytter man, at lysbølgerne ikke har rejst fuldstændig den samme strækning fra kilden til teleskopet. Afstanden mellem spejlene (basisliniens længde) er afgørende for graden af interferens mellem de lysbølger, der rammer to nabospejle. Ved at justere længden af „Delay Line" ultrapæcist er det muligt at frembringe det ønskede interferensmønster.

Strålegangen i Michelson-interferometeret. En maske er anbragt over spejlet for at forhindre lys fra andre steder end spalterne i at ramme brændpunktet.

Foto af Michelson-interferometeret på 100-tommer teleskopet på Mount Wilson