Het Potsdam Echelle Polarimetrisch en Spectroscopisch Instrument (PEPSI) van de Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona heeft zijn eerste batch gegevens met hoge spectrale resolutie vrijgegeven aan de wetenschappelijke gemeenschap. In een serie van drie artikelen in het Europese tijdschrift Astronomie en astrofysica , het PEPSI-team presenteert een nieuwe spectrale atlas van de zon, in totaal 48 atlassen van heldere referentiesterren, en een gedetailleerde analyse van de chemische abundanties van de 10 miljard jaar oude planeet-systeemgastheer Kepler-444.

Spectrale atlassen zijn de vingerafdrukken van een ster en geven inzicht in bijna al zijn fysieke eigenschappen zoals temperatuur, druk, snelheden en chemische samenstelling. Het eerste artikel bevat een nieuwe spectrale atlas van de zon en bewijst voor het eerst dat een nachttelescoopinstrument een kwaliteit kan bereiken die vergelijkbaar is met een gespecialiseerd zonne-instrument. Alle zonne- en stellaire spectra zijn opgenomen met een ongekende spectrale resolutie van l/Dl=250, 000, een resolutie gelijk aan een 1/100ste van de diameter van een waterstofatoom (l is de golflengte en Dl de kleinst meetbare scheiding van twee golflengten) en bestrijkt het volledige optische en nabij-infrarode licht (van 383 tot 914 nm).

Voor de zon werden verschillende spectrale tijdreeksen met tot 300 individuele spectra per dag vooraf geanalyseerd en deze worden ook aan de gemeenschap verstrekt. "Deze gegevens herstellen de bekende zonne-oscillatie van 5 minuten met een piek van 3 mHz (5,5 min) van het schijfgemiddelde licht met een radiale snelheidsamplitude van slechts 47 cm / s, een ongelooflijk kleine snelheid vanuit een stellair oogpunt, " zegt prof. Strassmeier, PEPSI-hoofdonderzoeker en directeur van de afdeling Cosmic Magnetic Field van het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP). De nieuwe atlas werd ook gebruikt om de overvloed aan lithium in de zon met zeer hoge precisie opnieuw te bepalen. "Lithium is een sleutelelement voor de nucleosynthese in het universum en is ook een tracer van mengprocessen in sterren, " legt Dr. Matthias Steffen uit, een van de projectwetenschappers. Driedimensionale dynamische modelatmosferen en een volledige statistische behandeling van de spectrale eigenschappen van het lithiumatoom werden toegepast om de zonne-abundantie te bepalen.

De 48 sterrenatlassen in het tweede artikel bevatten de noordelijke Gaia-benchmarksterren en andere Morgan-Keenan-standaardsterren. Spectra van deze doelen waren voorheen niet beschikbaar bij de gegeven resolutie en signaal-ruisverhouding (S/N). Deze laatste grootheid vertegenwoordigt de fotonruis ten opzichte van de signaalsterkte van de ster en daarmee de kwaliteit van de spectra. Eerder beschikbare S/N voor werk aan astrofysische parameters was typisch enkele honderden bij een spectrale resolutie l/Dl van maximaal 100, 000. "PEPSI en de LBT bieden S/N van enkele duizenden met een gemiddeld driemaal hogere spectrale resolutie, " zegt Ilya Ilyin, PEPSI's projectwetenschapper. "Met dergelijke aantallen hebben we nu de typische zonne-achtige spectrumkwaliteit voor overdag beschikbaar, ook voor heldere sterren 's nachts, ", voegt Strassmeier toe.

Eindelijk, in het derde blad, de ster "Kepler-444, " met vijf onderaardse planeten, waarvan werd bevestigd dat het 10,5 miljard jaar oud was, meer dan twee keer zo oud als onze zon en net iets jonger dan het heelal als geheel. De ster is ook arm aan metalen. Het patroon van chemische overvloed uit het PEPSI-spectrum wijst op een ongewoon kleine ijzerkern-massafractie van 24 procent voor zijn planeten als ster en planeten samen zouden worden gevormd. Ter vergelijking, terrestrische planeten in het zonnestelsel hebben typisch een 30 procent ijzerkern massafractie. "Dit geeft aan dat planeten rond metaalarme gastheersterren een lagere dichtheid hebben dan rotsachtige planeten van vergelijkbare grootte rond meer metaalrijke gastheersterren zoals de zon, " legt Claude "Trey" Mack uit, projectwetenschapper voor de Kepler-444-waarneming.