用定量光谱发现新世界

来自波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)和梵蒂冈天文台(VO)的天文学家联手对1多颗可能拥有系外行星的明亮恒星进行了光谱调查。

该团队在《天文学与天体物理学》杂志的一系列论文中的第一篇中提出了每颗恒星54个光谱参数的精确值，并将其所有数据发布给科学界。这种前所未有的大量参数对于解释恒星光和寻找恒星特性与其可能仍然未知的行星之间的联系至关重要。

恒星讲述关于它们自己的故事，有时讲述它们未被发现的行星。他们的语言很轻;它揭示了恒星的许多物理性质，包括温度、压力、运动和化学成分。研究人员用一种称为定量吸收光谱的方法分析光。

望远镜捕捉星光，光谱仪按波长将其分解成彩虹状光谱，这是恒星的光指纹。当天文学家精确地知道这些参数时，他们就可以用它们来测试他们的恒星理论模型。这通常表明模型存在一些缺点，或者对恒星光谱的观测仍然过于不精确。

但有时，它揭示了一颗恒星对天文学家来说是一个令人惊讶的故事。这就是促使这个团队对可能的行星宿主恒星进行超精确调查的原因。

“由于恒星和它们的行星一起形成，出现了一个问题，即恒星大气中某些化学元素的存在，或者它们的同位素或丰度比率，是否表明行星系统，”主要作者，AIP主任和调查的首席研究员Klaus G. Strassmeier教授解释说。

天文学家假设，恒星内不同化学元素的数量可能暗示恒星有类地行星(像地球或火星这样的岩石世界)，可以暗示这些行星的年龄，甚至可以提供恒星“吃掉”一些行星的线索。这将需要进一步调查，现在公布的数据为此类研究奠定了基础。

在已确认的5多颗系外行星(围绕太阳以外的其他恒星运行的行星)中，000%是通过观察恒星的光线因行星在其前方凌日而减少而从太空发现的。美国宇航局的凌日系外行星测量卫星(TESS)任务就是这样发现系外行星的。

当观察距离黄道(地球绕太阳运行的平面)最远的天空部分时，它产生了更多的系外行星，称为黄道两极。北半球的天文台可以观测到北黄道极，这项对该地区潜在行星宿主恒星的调查被命名为梵蒂冈-波茨坦北黄道极(VPNEP)调查。

调查集中在TESS最丰富的观测场，天空面积约为满月的4，000倍。该领域所有大约1，100颗潜在的行星宿主恒星都被调查了。需要长达1.5小时的望远镜时间才能收集到足够的恒星光来形成一个高质量的光谱。每颗恒星有几次访问，花了五年时间才获得调查数据。

该调查在两个地点使用了望远镜：在亚利桑那州，VO的Alice P. Lennon望远镜和托马斯望远镜。J. Bannan天体物理设施(梵蒂冈先进技术望远镜或VATT)向波茨坦Echelle偏振和光谱仪器(PEPSI)提供光线，并以前所未有的精度获取矮星的光谱。在特内里费岛，AIP的STELLA(STELLar活动)天文台使用STELLA Echelle光谱仪以较低但仍然很高的精度捕获巨星的光。

参与调查的AIP博士后研究人员之一Martina Baratella博士评论说：“光谱揭示了最难观察的元素之一。碳与铁或镁与氧的丰度比暗示了其他看不见的岩石行星的存在和年龄。Strassmeier教授补充说：“虽然全面分析调查数据需要时间，但我们预计很快就会宣布后续发现。