Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) vid Large Binocular Telescope (LBT) i Arizona släppte sin första sats med högspektral upplösningsdata till forskarvärlden. I en serie om tre artiklar i den europeiska tidskriften Astronomi &Astrofysik , PEPSI-teamet presenterar en ny spektral atlas över solen, totalt 48 atlaser av ljusa benchmarkstjärnor, och en detaljerad analys av de kemiska förekomsterna av den 10 miljarder år gamla planetsystemvärden Kepler-444.

Spektralatlaser är fingeravtrycken av en stjärna och ger insikter i nästan alla dess fysiska egenskaper som temperatur, tryck, hastigheter och kemisk sammansättning. Den första uppsatsen innehåller en ny spektral atlas över solen och bevisar för första gången att ett nattteleskopinstrument kan nå en kvalitet som är jämförbar med ett specialiserat solinstrument. Alla sol- och stjärnspektra togs med en aldrig tidigare skådad spektral upplösning på l/Dl=250, 000, en upplösning som motsvarar en 1/100-del av en väteatoms diameter (l är våglängden och Dl den minsta mätbara separationen av två våglängder) och täcker hela det optiska och nära-infraröda ljuset (från 383 till 914nm).

För solen har flera spektrala tidsserier med upp till 300 individuella spektra per dag föranalyserats och tillhandahålls också till samhället. "Dessa data återställer den välkända solenergins 5-minutersoscillation vid en topp på 3 mHz (5,5 min) från det diskmedelvärde ljuset med en radiell hastighetsamplitud på endast 47 cm/s, en otroligt liten hastighet ur en stjärnsynpunkt, " säger prof. Strassmeier, PEPSI:s huvudforskare och chef för grenen Cosmic Magnetic Field vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP). Den nya atlasen användes också för att ombestämma mängden litium i solen med mycket hög precision. "Litium är ett nyckelelement för nukleosyntesen i universum och är också ett spår av blandningsprocesser inuti stjärnor, " förklarar Dr Matthias Steffen, en av projektforskarna. Tredimensionella dynamiska modellatmosfärer och en fullständig statistisk behandling av litiumatomens spektrala egenskaper användes för att bestämma solmängden.

De 48 stjärnatlaserna i den andra uppsatsen inkluderar norra Gaia benchmark-stjärnor såväl som andra Morgan-Keenan-standardstjärnor. Spektra för dessa mål var inte tillgängliga vid den givna upplösningen och signal-brusförhållandet (S/N) tidigare. Den senare kvantiteten representerar fotonbruset i förhållande till signalstyrkan från stjärnan och därmed kvaliteten på spektrat. Tidigare tillgänglig S/N för arbete med astrofysiska parametrar var vanligtvis flera hundra vid en spektral upplösning l/Dl på högst 100, 000. "PEPSI och LBT tillhandahåller S/N på flera tusen med i genomsnitt tre gånger högre spektral upplösning, säger Ilya Ilyin, PEPSI:s projektforskare. "Med sådana siffror har vi nu den typiska solliknande spektrumkvaliteten dagtid tillgänglig även för ljusa stjärnor på natten, ", tillägger Strassmeier.

Till sist, i den tredje tidningen, stjärnan "Kepler-444, "värd för fem underjordiska planeter, bekräftades vara 10,5 miljarder år gammal, mer än dubbelt så gammal som vår sol och bara lite yngre än universum som helhet. Stjärnan visar sig också vara dålig på metaller. Det kemiska överflödsmönstret från PEPSI-spektrumet indikerar en ovanligt liten järnkärnmassandel på 24 procent för dess planeter om stjärna och planeter bildades tillsammans. För jämförelse, terrestra planeter i solsystemet har typiskt 30 procent järn-kärna massfraktion. "Detta indikerar att planeter runt metallfattiga värdstjärnor är mindre täta än steniga planeter av jämförbar storlek runt mer metallrika värdstjärnor som solen, " förklarar Claude "Trey" Mack, projektforskare för Kepler-444-observationen.