由AIP博士領導的天文學家團隊 學生Engin Keles首次發(fā)現(xiàn)了系外行星大氣中的化學元素鉀，這是第一次具有壓倒性的重要性并應用高分辨率光譜學。位于亞利桑那州的大型雙目望遠鏡(LBT)的波茨坦階梯極化和光譜儀器(PEPSI)用于研究類木星的系外行星HD189733b的大氣層。

自20年前最早的理論預測以來，預計化學元素鉀和鈉在“熱木星”的氣氛中是可以探測的，這些氣體行星的溫度為幾千開爾文，它們圍繞遙遠的恒星運行。雖然早期已經(jīng)通過高分辨率觀察檢測到鈉，但鉀不是，這為大氣化學和物理學創(chuàng)造了一個難題。

當從地球上看到行星從它前面經(jīng)過時，可以通過分析本壘星的光譜來發(fā)現(xiàn)這些元素。不同的元素在光譜中產(chǎn)生特定的吸收信號，暗線暗示了大氣的化學成分。然而，在熱木星大氣中存在的云強烈削弱了任何光譜吸收特征，因此很難檢測到它們。即使對于研究最好的熱木星HD189733b，到目前為止，科學家們對鉀的吸收只有非常模糊和不精確的知識。系外行星，64 光年離開和大約木星的大小，在53小時內(nèi)繞著它的家鄉(xiāng)恒星 - 一顆紅色巨星運行，并且比地球到太陽的距離要近30倍。它需要2x8,4m LBT的聚光能力和PEPSI的高光譜分辨率，以便在云層上方的大氣層中以高分辨率首次測量鉀。通過這些新的測量，研究人員現(xiàn)在可以比較鉀和鈉的吸收信號，從而更多地了解這些系外行星大氣中的冷凝或光電離等過程。

在LBT應用于該研究的技術(shù)稱為透射光譜學。它要求系外行星在主星前方過境。“我們在運輸過程中拍攝了一系列光譜，并比較了吸收深度，”該研究的主要作者Engin Keles博士說。Stellar Physics and Exoplanets的AIP學生。“在運輸過程中，我們隨后檢測到了鉀的特征，這種特征在運輸之前和之后都按預期消失，這表明吸收是由行星大氣引起的。” 其他團隊的調(diào)查已經(jīng)嘗試在相同的系外行星上探測鉀，但是，沒有發(fā)現(xiàn)任何東西或發(fā)現(xiàn)的東西太弱而不具有統(tǒng)計學意義。

“我們的觀察顯然取得了突破”，項目聯(lián)合負責人Matthias Mallonn博士強調(diào)，他是由PEPSI的首席研究員Klaus Strassmeier教授借調(diào)的：“PEPSI非常適合這項任務，因為它具有高光譜分辨率，可以收集更多的光子來自非常窄的譜線的像素比任何其他望遠鏡 - 光譜儀組合。“ “作為光譜儀和分光偏振計，PEPSI已經(jīng)為恒星物理學做出了重大貢獻，”LBT天文臺主任Christian Veillet補充道。“在一個外行星的氣氛鉀的這種強檢測建立PEPSI作為一個驚人的工具外行星 表征以及LBT社區(qū)成員的獨特資產(chǎn)。“