L'instrument polarimétrique et spectroscopique Potsdam Echelle (PEPSI) du Grand télescope binoculaire (LBT) en Arizona a publié son premier lot de données à haute résolution spectrale à la communauté scientifique. Dans une série de trois articles dans la revue européenne Astronomie &Astrophysique , l'équipe PEPSI présente un nouvel atlas spectral du soleil, un total de 48 atlas d'étoiles de référence brillantes, et une analyse détaillée des abondances chimiques de l'hôte du système planétaire Kepler-444, âgé de 10 milliards d'années.

Les atlas spectraux sont les empreintes digitales d'une étoile et donnent un aperçu de presque toutes ses propriétés physiques comme la température, pression, vitesses et composition chimique. Le premier article contient un nouvel atlas spectral du soleil et prouve pour la première fois qu'un instrument de télescope nocturne peut atteindre une qualité comparable à un instrument solaire spécialisé. Tous les spectres solaires et stellaires ont été pris avec une résolution spectrale sans précédent de l/Dl=250, 000, une résolution équivalente au 1/100ème du diamètre d'un atome d'hydrogène (l étant la longueur d'onde et Dl la plus petite séparation mesurable de deux longueurs d'onde) et couvrant l'intégralité de la lumière optique et proche infrarouge (de 383 à 914 nm).

Pour le soleil, plusieurs séries temporelles spectrales avec jusqu'à 300 spectres individuels par jour ont été pré-analysées et sont également fournies à la communauté. "Ces données récupèrent l'oscillation solaire bien connue de 5 minutes à un pic de 3 mHz (5,5 min) à partir de la lumière moyenne du disque avec une amplitude de vitesse radiale de seulement 47 cm/s, une vitesse incroyablement petite d'un point de vue stellaire, " dit le professeur Strassmeier, Chercheur principal du PEPSI et directeur de la branche Champ magnétique cosmique à l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (AIP). Le nouvel atlas a également été utilisé pour re-déterminer l'abondance de lithium dans le soleil avec une très grande précision. "Le lithium est un élément clé pour la nucléosynthèse dans l'univers et est également un traceur des processus de mélange à l'intérieur des étoiles, " explique le Dr Matthias Steffen, l'un des scientifiques du projet. Des atmosphères modèles dynamiques tridimensionnelles et un traitement statistique complet des propriétés spectrales de l'atome de lithium ont été appliqués pour déterminer l'abondance solaire.

Les 48 atlas stellaires du deuxième article incluent les étoiles de référence du nord de Gaia ainsi que d'autres étoiles standard de Morgan-Keenan. Les spectres de ces cibles n'étaient pas disponibles à la résolution et au rapport signal/bruit (S/B) donnés auparavant. Cette dernière quantité représente le bruit des photons par rapport à l'intensité du signal de l'étoile et donc à la qualité des spectres. Le S/B précédemment disponible pour les travaux sur les paramètres astrophysiques était généralement de plusieurs centaines à une résolution spectrale l/Dl d'au plus 100, 000. « PEPSI et le LBT fournissent des S/B de plusieurs milliers à une résolution spectrale en moyenne trois fois supérieure, " dit Ilya Ilyin, Scientifique du projet PEPSI. "Avec de tels chiffres, nous avons maintenant la qualité typique du spectre solaire diurne disponible également pour les étoiles brillantes la nuit, " ajoute Strassmeier.

Finalement, dans le troisième article, l'étoile "Kepler-444, " hébergeant cinq planètes sous-terrestres, a été confirmé avoir 10,5 milliards d'années, plus de deux fois l'âge de notre soleil et juste un peu plus jeune que l'univers dans son ensemble. L'étoile s'avère également pauvre en métaux. Le modèle d'abondance chimique du spectre PEPSI indique une fraction de masse de noyau de fer inhabituellement petite de 24% pour ses planètes si l'étoile et les planètes étaient formées ensemble. En comparaison, les planètes terrestres du système solaire ont généralement une fraction massique de noyau de fer de 30 %. "Cela indique que les planètes autour des étoiles hôtes pauvres en métaux sont moins denses que les planètes rocheuses de taille comparable autour d'étoiles hôtes plus riches en métaux comme le soleil, " explique Claude "Trey" Mack, scientifique du projet pour l'observation Kepler-444.