科学家利用光谱仪器首次在系外行星大气中发现钾

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。

波茨坦梯形偏振光谱仪(PEPSI)