Il Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) presso il Large Binoculare Telescope (LBT) in Arizona ha rilasciato alla comunità scientifica il suo primo lotto di dati ad alta risoluzione spettrale. In una serie di tre articoli sulla rivista europea Astronomia e astrofisica , il team PEPSI presenta un nuovo atlante spettrale del sole, un totale di 48 atlanti di brillanti stelle di riferimento, e un'analisi dettagliata delle abbondanze chimiche del pianeta-sistema ospite Kepler-444, vecchio di 10 miliardi di anni.

Gli atlanti spettrali sono le impronte digitali di una stella e forniscono informazioni su quasi tutte le sue proprietà fisiche come la temperatura, pressione, velocità e composizione chimica. Il primo articolo contiene un nuovo atlante spettrale del sole e dimostra per la prima volta che uno strumento del telescopio notturno può raggiungere una qualità paragonabile a uno strumento solare specializzato. Tutti gli spettri solari e stellari sono stati acquisiti con una risoluzione spettrale senza precedenti di l/Dl=250, 000, una risoluzione equivalente a 1/100 del diametro di un atomo di idrogeno (l è la lunghezza d'onda e Dl la più piccola separazione misurabile di due lunghezze d'onda) e coprono l'intera luce ottica e del vicino infrarosso (da 383 a 914 nm).

Per il sole sono state pre-analizzate e fornite alla comunità diverse serie temporali con un massimo di 300 spettri individuali al giorno. "Questi dati recuperano la nota oscillazione solare di 5 minuti a un picco di 3 mHz (5,5 minuti) dalla luce media del disco con un'ampiezza di velocità radiale di soli 47 cm/s, una velocità incredibilmente piccola da un punto di vista stellare, "dice il prof. Strassmeier, Sperimentatore principale della PEPSI e direttore del ramo del campo magnetico cosmico presso l'Istituto Leibniz per l'astrofisica di Potsdam (AIP). Il nuovo atlante è stato utilizzato anche per rideterminare con altissima precisione l'abbondanza di litio nel sole. "Il litio è un elemento chiave per la nucleosintesi nell'universo ed è anche un tracciante dei processi di mescolamento all'interno delle stelle, " spiega il dottor Matthias Steffen, uno degli scienziati del progetto. Per determinare l'abbondanza solare sono state applicate atmosfere modello dinamico tridimensionale e un trattamento statistico completo delle proprietà spettrali dell'atomo di litio.

I 48 atlanti stellari nel secondo articolo includono le stelle di riferimento di Gaia settentrionali e altre stelle standard di Morgan-Keenan. Gli spettri di questi bersagli non erano disponibili prima alla risoluzione e al rapporto segnale/rumore (S/N) indicati. Quest'ultima quantità rappresenta il rumore del fotone relativo alla potenza del segnale dalla stella e quindi la qualità degli spettri. Il S/N precedentemente disponibile per il lavoro sui parametri astrofisici era tipicamente di diverse centinaia con una risoluzione spettrale l/Dl di al massimo 100, 000. "PEPSI e LBT forniscono S/N di diverse migliaia con una risoluzione spettrale in media tre volte superiore, " dice Ilya Ilyin, Scienziato del progetto PEPSI. "Con questi numeri ora abbiamo la tipica qualità dello spettro solare diurno disponibile anche per le stelle luminose di notte, "aggiunge Strassmeier.

Finalmente, nella terza carta, la stella "Kepler-444, " che ospita cinque pianeti sub-terrestri, è stato confermato che ha 10,5 miliardi di anni, più del doppio dell'età del nostro sole e appena un po' più giovane dell'universo nel suo insieme. La stella si trova anche povera di metalli. Il modello di abbondanza chimica dello spettro PEPSI indica una frazione di massa del nucleo di ferro insolitamente piccola del 24% per i suoi pianeti se la stella e i pianeti si fossero formati insieme. Per confronto, i pianeti terrestri nel sistema solare hanno in genere una frazione di massa del nucleo di ferro del 30%. "Ciò indica che i pianeti attorno a stelle ospiti povere di metalli sono meno densi dei pianeti rocciosi di dimensioni comparabili attorno a stelle ospiti più ricche di metalli come il sole, " spiega Claude "Trey" Mack, scienziato del progetto per l'osservazione Kepler-444.