科学家利用光谱仪器首次在系外行星大气中发现钾

2019-09-18 00:39:41 vela 6

  据网上消息,美国物理联合会(AIP)的博士生英格·凯尔斯领导的团队近日借助位于亚利桑那州的大型双目望远镜(LBT)上的波茨坦梯形偏振光谱仪(PEPSI),对类木星系外行星HD189733b上的大气进行了深入研究,首次发现了钾。

  行星HD189733b距地球64光年,大小与木星相仿,围绕其母星(一颗红巨星)运行,公转周期为53小时。在本研究中,科学家们借助凌日法——行星经过恒星面前时,恒星的光会发生变化,分析恒星光谱的变化,发现了钾。早在20年前,科学家就预测可以在“热木星”(“热木星”是一种气态行星,其温度为几千摄氏度,距离其主恒星比较遥远)的大气层中探测到钾和钠。虽然科学家此前已在“热木星”的大气中发现了钠,但一直没有发现钾。

  现在,借助LBT的聚光能力和PEPSI的高光谱分辨率,研究团队首次获得了高分辨率图像,确认了钾的存在。有了这些新的测量数据,研究人员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。在光谱中,不同元素会产生不同的吸收标记,对其进行分析可以分析大气的组成。然而,“热木星”大气层中云层的存在会极大地削弱光谱的吸收特性,因此很难探测到它们。凯尔斯说:“我们在凌日期间拍摄了一系列光谱,并比较了吸收深度。在凌日过程中,我们检测到了钾元素的特征,但这些特征如预期的那样,在凌日前后消失了,这表明吸收是由行星大气引起的。”

  波茨坦梯形偏振光谱仪(PEPSI)是亚利桑那州大型双目望远镜的高分辨率阶梯光栅光谱仪。它利用大型双目望远镜(LBT)的两个8.4米孔径望远镜,通过两个永久安装的焦点站(PFU)将光线信息发送到光谱仪。设备光谱分辨率高达270,000图像分辨率并且覆盖全光学波长观测范围。两个相同但独立的斯托克斯IQUV旋光仪能够同时观察具有高光谱和时间分辨率的圆形和线性偏振光。除了LBT之外,PEPSI还可以通过450米光纤线路与梵蒂冈先进技术望远镜(VATT)配合使用。

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波茨坦梯形偏振光谱仪(PEPSI)

[来源:仪器信息网]