La estrella similar al Sol Kronos muestra signos de haber ingerido 15 masas terrestres equivalentes a planetas rocosos, lo que llevó a los astrónomos de Princeton a darle el apodo del Titán que se comió a sus crías. La interpretación de este artista de los diversos planetas rocosos de nuestra galaxia insinúa cómo podrían haber sido los planetas de Kronos antes de que la estrella los envolviera. Crédito:NASA / JPL-Caltech / R. Herido (SSC-Caltech)
En la mitología, el titán Kronos devoró a sus hijos, incluyendo Poseidón (más conocido como el planeta Neptuno), Hades (Plutón) y tres hijas.
Entonces, cuando un grupo de astrónomos de Princeton descubrió estrellas gemelas, uno de los cuales mostraba signos de haber ingerido una docena o más de planetas rocosos, les pusieron el nombre de Kronos y su hermano menos conocido, Krios. Sus designaciones oficiales son HD 240430 y HD 240429, y ambos están a unos 350 años luz de la Tierra.
Las claves del descubrimiento fueron la primera confirmación de que el par ampliamente separado es de hecho un par binario, y en segundo lugar, observando el patrón de abundancia química sorprendentemente inusual de Kronos, explicó Semyeong Oh, estudiante de posgrado en ciencias astrofísicas que es el autor principal de un nuevo artículo que describe a Kronos y Krios. Oh trabaja con David Spergel, el Profesor Charles A. Young de Astronomía en la Fundación Clase de 1897 y director del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron.
Otros pares de estrellas que se mueven conjuntamente han tenido diferentes químicas, Oh explicado pero ninguno tan dramático como Kronos y Krios.
La mayoría de las estrellas que son tan ricas en metales como Kronos "tienen todos los demás elementos mejorados a un nivel similar, " ella dijo, "mientras que Kronos ha suprimido los elementos volátiles, lo que lo hace realmente extraño en el contexto general de patrones de abundancia estelar ".
En otras palabras, Kronos tenía un nivel inusualmente alto de minerales formadores de rocas, incluyendo magnesio, aluminio, silicio, planchar, cromo e itrio, sin un nivel igualmente alto de compuestos volátiles, los que se encuentran con mayor frecuencia en forma de gas, como el oxigeno, carbón, nitrógeno y potasio.
Kronos ya está fuera de la norma galáctica, dijo Oh, y además, "porque tiene un compañero estelar con el que compararlo, hace que el caso sea un poco más fuerte ".
Kronos y Krios están lo suficientemente separados como para que algunos astrónomos se hayan preguntado si los dos eran en realidad un par binario. Ambos tienen unos 4 mil millones de años, y como el nuestro, sol un poco más viejo, ambas son estrellas amarillas de tipo G. Se orbitan entre sí con poca frecuencia, en el orden de cada 10, 000 años más o menos. Un investigador anterior, Jean-Louis Halbwachs del Observatoire Astronomique de Estrasburgo, los había identificado como co-moviendo - moviéndose juntos - en su encuesta de 1986, pero Oh, de forma independiente, los identificó como co-en movimiento basándose en información astrométrica bidimensional de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea.
Durante una discusión de investigación grupal en el Flatiron Institute, un colega sugirió poner en común sus conjuntos de datos. John Brewer, un investigador postdoctoral de la Universidad de Yale de visita en la Universidad de Columbia, había estado usando datos del Observatorio Keck en Mauna Kea, Hawai, para calcular la química espectrográfica y las velocidades radiales de las estrellas.
"John sugirió que tal vez deberíamos comparar mi catálogo en movimiento con su catálogo de abundancia química, porque es interesante preguntarse si tienen las mismas composiciones, "Oh, dijo.
Las estrellas binarias deben tener velocidades radiales iguales, pero esa información no estaba disponible en el conjunto de datos de Gaia, por lo que ver sus velocidades coincidentes en los datos de Brewer apoyó la teoría de que Kronos y Krios, aunque a dos años luz de distancia, eran un conjunto binario.
Luego, los investigadores notaron las diferencias químicas extremas entre ellos.
Estrellas HD 240430 y HD 240429, más conocido como Kronos y Krios, tal como aparecen en el Digital Sky Survey del Space Telescope Science Institute. Aunque estas estrellas binarias se formaron juntas, sus abundancias químicas son muy diferentes, lo que llevó a los investigadores a concluir que Kronos había absorbido 15 masas terrestres equivalentes a planetas rocosos. Crédito:NASA / JPL-Caltech / R. Herido (SSC-Caltech)
"Soy muy fácilmente excitable, tan pronto como tuvieran las mismas velocidades radiales y diferente química, mi mente ya empezó a correr, "dijo Adrian Price-Whelan, un Lyman Spitzer, Investigador Postdoctoral Jr. en Ciencias Astrofísicas y coautor del artículo.
Oh, tomó más convincente Ambos científicos recordaron. "Semyeong es cuidadoso y se mostró escéptico, "dijo Price-Whelan, por lo que su primer paso fue verificar todos los datos. Una vez descartado el simple error, comenzaron a considerar varias teorías. Quizás Kronos y Krios habían acrecentado sus discos planetarios en diferentes momentos durante la formación estelar. Que uno no puede ser probado dijo Price-Whelan, pero parece poco probable.
Tal vez solo comenzaron a mudarse juntos más recientemente, después de intercambiar socios con otro par de estrellas binarias, un proceso conocido como intercambio binario. Oh, lo descartó con "un simple cálculo, ", dijo." Es muy modesta, "Señaló Price-Whelan.
El escepticismo de Oh finalmente se superó cuando trazó el patrón de abundancia química en función de la temperatura de condensación, las temperaturas a las que los volátiles se condensan en sólidos. Las temperaturas de condensación juegan un papel clave en la formación planetaria porque los planetas rocosos tienden a formarse donde hace calor, más cerca de una estrella, mientras que los gigantes gaseosos se forman más fácilmente en las regiones más frías lejos de su estrella.
Inmediatamente observó que todos los minerales que se solidifican por debajo de 1200 Kelvin eran los que Kronos tenía poco, mientras que todos los minerales que solidifican a temperaturas más cálidas fueron abundantes.
"Otros procesos que cambian la abundancia de elementos de forma genérica en toda la galaxia no te dan una tendencia como esa, ", dijo Price-Whelan." Mejorarían selectivamente ciertos elementos, y parecería aleatorio si lo graficara frente a las temperaturas de condensación. El hecho de que haya una tendencia allí insinúa algo relacionado con la formación de planetas en lugar de la evolución química galáctica ".
Ese fue su "¡Ajá!" momento, Oh dijo. "Todos los elementos que formarían un planeta rocoso son exactamente los elementos que se mejoran en Kronos, y los elementos volátiles no se mejoran, por lo que proporciona un argumento sólido para un escenario de inmersión planetaria, en lugar de otra cosa ".
Oh y sus colegas calcularon que obtener tantos minerales formadores de rocas sin muchos volátiles requeriría engullir aproximadamente 15 planetas de masa terrestre.
Comer un gigante gaseoso no daría el mismo resultado, Price-Whelan explicó. Júpiter, por ejemplo, tiene un núcleo rocoso interior que fácilmente podría tener 15 masas terrestres de material rocoso, pero "si tomaras Júpiter y lo lanzaras a una estrella, Júpiter también tiene esta enorme envoltura gaseosa, por lo que también mejoraría el carbono, nitrógeno:los volátiles que mencionó Semyeong, ", dijo." Para darle la vuelta, tienes que incluir un montón de planetas más pequeños ".
Si bien ninguna estrella conocida tiene 15 planetas del tamaño de la Tierra en órbita a su alrededor, el telescopio espacial Kepler ha detectado muchos sistemas de planetas múltiples, dijo Jessie Christiansen, astrónomo del Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA en el Instituto de Tecnología de California, que no participó en la investigación. "No veo ningún problema con que haya más de 15 masas terrestres de material acumulable alrededor de una estrella de tipo solar". Ella señaló a Kepler-11, que tiene más de 22 masas terrestres de material en seis planetas con órbitas cercanas, o HD 219134, que tiene al menos 15 masas terrestres de material en sus cuatro planetas internos.
"En este momento, todavía estamos en la etapa de juntar diferentes observaciones para determinar cómo y cuándo se forman los exoplanetas, ", dijo Christiansen." Es difícil observar directamente la formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes; por lo general, están envueltas en polvo, y las estrellas mismas son muy activas, lo que dificulta desenredar las señales de los planetas. Entonces tenemos que inferir lo que podamos de la información limitada que tenemos. Si se confirma, esta nueva ventana a las masas y composiciones del material en las primeras etapas de los sistemas planetarios puede proporcionar limitaciones cruciales para las teorías de formación de planetas ".
La investigación también tiene implicaciones para los modelos de formación estelar, señaló Price-Whelan.
"Uno de los supuestos habituales:estar bien motivado, pero es una suposición, lo que está generalizado en la astronomía galáctica en este momento es que las estrellas nacen con abundancias [químicas], y luego guardan esas abundancias, ", dijo." Esto es una indicación de que, al menos en algunos casos, eso es catastróficamente falso ".
