在系外行星大气中检测到的化学元素钾

由AIP博士领导的天文学家团队 学生Engin Keles首次发现了系外行星大气中的化学元素钾,这是第一次具有压倒性的重要性并应用高分辨率光谱学。位于亚利桑那州的大型双目望远镜(LBT)的波茨坦阶梯极化和光谱仪器(PEPSI)用于研究类木星的系外行星HD189733b的大气层。

自20年前最早的理论预测以来,预计化学元素钾和钠在“热木星”的气氛中是可以探测的,这些气体行星的温度为几千开尔文,它们围绕遥远的恒星运行。虽然早期已经通过高分辨率观察检测到钠,但钾不是,这为大气化学和物理学创造了一个难题。

当从地球上看到行星从它前面经过时,可以通过分析本垒星的光谱来发现这些元素。不同的元素在光谱中产生特定的吸收信号,暗线暗示了大气的化学成分。然而,在热木星大气中存在的云强烈削弱了任何光谱吸收特征,因此很难检测到它们。即使对于研究最好的热木星HD189733b,到目前为止,科学家们对钾的吸收只有非常模糊和不精确的知识。系外行星,64 光年离开和大约木星的大小,在53小时内绕着它的家乡恒星 - 一颗红色巨星运行,并且比地球到太阳的距离要近30倍。它需要2x8,4m LBT的聚光能力和PEPSI的高光谱分辨率,以便在云层上方的大气层中以高分辨率首次测量钾。通过这些新的测量,研究人员现在可以比较钾和钠的吸收信号,从而更多地了解这些系外行星大气中的冷凝或光电离等过程。

在LBT应用于该研究的技术称为透射光谱学。它要求系外行星在主星前方过境。“我们在运输过程中拍摄了一系列光谱,并比较了吸收深度,”该研究的主要作者Engin Keles博士说。Stellar Physics and Exoplanets的AIP学生。“在运输过程中,我们随后检测到了钾的特征,这种特征在运输之前和之后都按预期消失,这表明吸收是由行星大气引起的。” 其他团队的调查已经尝试在相同的系外行星上探测钾,但是,没有发现任何东西或发现的东西太弱而不具有统计学意义。

“我们的观察显然取得了突破”,项目联合负责人Matthias Mallonn博士强调,他是由PEPSI的首席研究员Klaus Strassmeier教授借调的:“PEPSI非常适合这项任务,因为它具有高光谱分辨率,可以收集更多的光子来自非常窄的谱线的像素比任何其他望远镜 - 光谱仪组合。“ “作为光谱仪和分光偏振计,PEPSI已经为恒星物理学做出了重大贡献,”LBT天文台主任Christian Veillet补充道。“在一个外行星的气氛钾的这种强检测建立PEPSI作为一个惊人的工具外行星 表征以及LBT社区成员的独特资产。“

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