Uma equipe de astrônomos liderada por AIP Ph.D. o estudante Engin Keles detectou o elemento químico potássio na atmosfera de um exoplaneta, pela primeira vez com significado esmagador e aplicando espectroscopia de alta resolução. O Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) no Large Binocular Telescope (LBT) no Arizona foi usado para estudar a atmosfera no exoplaneta semelhante a Júpiter HD189733b.

Desde as primeiras previsões teóricas há 20 anos, esperava-se que os elementos químicos potássio e sódio fossem detectáveis ​​em atmosferas de "Júpiter quente, "planetas gasosos com temperaturas de alguns milhares de Kelvin que orbitam em torno de estrelas distantes. Embora o sódio tenha sido detectado com observações de alta resolução já no início, potássio não era, que criou um quebra-cabeça para química e física atmosférica.

Os elementos podem ser descobertos analisando o espectro de luz da estrela local quando o planeta passa na frente dela, visto da Terra. Elementos diferentes causam sinais de absorção específicos no espectro, linhas escuras, que sugerem a composição química da atmosfera. Contudo, a presença de nuvens nas atmosferas quentes de Júpiter enfraquece fortemente quaisquer características de absorção espectral e, portanto, torna-as muito difíceis de detectar. Mesmo para HD189733b, o Júpiter quente mais estudado, até agora os cientistas possuíam apenas um conhecimento muito vago e impreciso da absorção de potássio. O exoplaneta, 64 anos-luz de distância e do tamanho de Júpiter, orbita sua estrela natal - uma gigante vermelha - em 53 horas e está 30 vezes mais perto dela do que a Terra do Sol. Ele precisava da capacidade de coleta de luz do 2x8, 4m LBT e a alta resolução espectral do PEPSI para medir definitivamente o potássio pela primeira vez em alta resolução nas camadas atmosféricas acima das nuvens. Com essas novas medidas, os pesquisadores agora podem comparar os sinais de absorção de potássio e sódio e, assim, aprender mais sobre processos como condensação ou fotoionização nessas atmosferas de exoplanetas.

A técnica que foi aplicada para este estudo no LBT é chamada de espectroscopia de transmissão. Requer que o exoplaneta transite na frente da estrela hospedeira. "Pegamos uma série de tempo de espectros de luz durante o trânsito e comparamos a profundidade de absorção, "diz o principal autor do estudo, Engin Keles, Ph.D. Aluno da AIP no grupo de Física Estelar e Exoplanetas. "Durante o trânsito, então detectamos a assinatura de potássio, que desapareceu antes e depois do trânsito conforme o esperado, o que indica que a absorção é induzida pela atmosfera planetária. "Investigações de outras equipes já tentaram detectar potássio no mesmo exoplaneta, Contudo, ou nada foi encontrado ou o que foi encontrado era muito fraco para ser estatisticamente significativo. Até agora, não houve detecção significativa de potássio em observações de alta resolução para qualquer exoplaneta.

"Nossas observações claramente fizeram o avanço" enfatiza o co-líder do projeto, Dr. Matthias Mallonn, que é apoiado pelo investigador principal da PEPSI, Prof. Klaus Strassmeier:"PEPSI é bem adequado para esta tarefa por causa de sua alta resolução espectral que permite coletar mais fótons por pixel de linhas espectrais muito estreitas do que qualquer outra combinação telescópio-espectrógrafo." "Tanto como espectrógrafo quanto como espectropolarímetro, PEPSI já fez contribuições significativas para a física estelar, "acrescenta Christian Veillet, Diretor do Observatório LBT. "Esta forte detecção de potássio na atmosfera de um exoplaneta estabelece a PEPSI como uma ferramenta incrível para a caracterização de exoplanetas, bem como um ativo único para os membros da comunidade LBT."