Na mitologia, o Titã Cronos devorou ​​seus filhos, incluindo Poseidon (mais conhecido como planeta Netuno), Hades (Plutão) e três filhas.

Então, quando um grupo de astrônomos de Princeton descobriu estrelas gêmeas, um dos quais mostrou sinais de ter ingerido uma dúzia ou mais planetas rochosos, eles os nomearam em homenagem a Cronos e seu irmão menos conhecido Krios. Suas designações oficiais são HD 240430 e HD 240429, e ambos estão a cerca de 350 anos-luz da Terra.

As chaves para a descoberta foram primeiro a confirmação de que o par amplamente separado é na verdade um par binário, e, em segundo lugar, observar o padrão de abundância química surpreendentemente incomum de Cronos, explicou Semyeong Oh, um estudante de graduação em ciências astrofísicas que é o autor principal de um novo artigo que descreve Kronos e Krios. Oh trabalha com David Spergel, o Charles A. Young Professor de Astronomia na Classe de 1897 Foundation e diretor do Centro de Astrofísica Computacional do Flatiron Institute.

Outros pares de estrelas em co-movimento tiveram químicas diferentes, Oh explicado, mas nenhum tão dramático quanto Cronos e Crios.

A maioria das estrelas que são ricas em metais como Kronos "têm todos os outros elementos realçados em um nível semelhante, " ela disse, "enquanto Kronos suprimiu elementos voláteis, o que o torna realmente estranho no contexto geral dos padrões de abundância estelar. "

Em outras palavras, Kronos tinha um nível excepcionalmente alto de minerais formadores de rocha, incluindo magnésio, alumínio, silício, ferro, cromo e ítrio, sem um nível igualmente alto de compostos voláteis - aqueles que são mais frequentemente encontrados na forma de gás, como oxigênio, carbono, nitrogênio e potássio.

Kronos já está fora da norma galáctica, disse Oh, e, além disso, "porque tem um companheiro estelar para compará-lo, isso torna o caso um pouco mais forte. "

Kronos e Krios estão distantes o suficiente para que alguns astrônomos questionem se os dois eram de fato um par binário. Ambos têm cerca de 4 bilhões de anos, e como o nosso, sol ligeiramente mais velho, ambas são estrelas amarelas do tipo G. Eles orbitam um ao outro com pouca frequência, na ordem de cada 10, 000 anos ou mais. Um pesquisador anterior, Jean-Louis Halbwachs do Observatoire Astronomique de Estrasburgo, identificou-os como co-movendo - movendo-se juntos - em sua pesquisa de 1986, mas Oh os identificou independentemente como co-movendo com base em informações astrométricas bidimensionais da missão Gaia da Agência Espacial Europeia.

Durante uma discussão de pesquisa em grupo no Flatiron Institute, um colega sugeriu reunir seus conjuntos de dados. John Brewer, um pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Yale, visitando a Universidade de Columbia, vinha usando dados do Observatório Keck em Mauna Kea, Havaí, para calcular a química espectrográfica e as velocidades radiais das estrelas.

"John sugeriu que talvez devêssemos comparar meu catálogo co-Moving com seu catálogo de abundância de produtos químicos, porque é interessante perguntar se eles têm as mesmas composições, "Oh disse.

Estrelas binárias devem ter velocidades radiais correspondentes, mas essa informação não estava disponível no conjunto de dados Gaia, então, ver suas velocidades correspondentes nos dados de Brewer apoiou a teoria de que Kronos e Krios, embora com dois anos-luz de diferença, eram um conjunto binário.

Em seguida, os pesquisadores notaram as diferenças químicas extremas entre eles.

"Eu sou facilmente excitável, então, assim que eles tinham as mesmas velocidades radiais e química diferente, minha mente já começou a correr, "disse Adrian Price-Whelan, um Lyman Spitzer, Jr. Pós-doutorado em Ciências Astrofísicas e co-autor do artigo.

Oh foi mais convincente, ambos os cientistas lembraram. "Semyeong é cuidadoso e cético, "disse Price-Whelan, então seu primeiro passo foi verificar novamente todos os dados. Uma vez que o erro simples foi descartado, eles começaram a considerar várias teorias. Talvez Kronos e Krios tenham agregado seus discos planetários em momentos diferentes durante a formação estelar. Aquele não pode ser testado, disse Price-Whelan, mas parece improvável.

Talvez eles só tenham começado a se mover juntos mais recentemente, depois de parceiros comerciais com outro par de estrelas binárias, um processo conhecido como troca binária. Oh descartou isso com "um cálculo simples, "ela disse." Ela é muito modesta, "Price-Whelan observou.

O ceticismo de Oh foi finalmente superado quando ela traçou o padrão de abundância química como uma função da temperatura de condensação - as temperaturas nas quais os voláteis se condensam em sólidos. As temperaturas de condensação desempenham um papel fundamental na formação planetária porque os planetas rochosos tendem a se formar onde é quente - mais perto de uma estrela - enquanto os gigantes gasosos se formam mais facilmente nas regiões mais frias, longe de sua estrela.

Ela imediatamente observou que todos os minerais que se solidificaram abaixo de 1200 Kelvin eram aqueles em que Kronos estava baixo, enquanto todos os minerais que se solidificam em temperaturas mais altas eram abundantes.

"Outros processos que mudam a abundância de elementos genericamente em toda a galáxia não oferecem uma tendência como essa, "disse Price-Whelan." Eles realçariam seletivamente certos elementos, e pareceria aleatório se você traçasse em comparação com as temperaturas de condensação. O fato de haver uma tendência ali sugeria algo relacionado à formação de planetas, ao invés da evolução química galáctica. "

Esse foi o seu "Aha!" momento, Oh disse. "Todos os elementos que formariam um planeta rochoso são exatamente os elementos aprimorados em Kronos, e os elementos voláteis não são aprimorados, de modo que fornece um forte argumento para um cenário de engolfamento do planeta, em vez de outra coisa. "

Oh e seus colegas calcularam que ganhar tantos minerais formadores de rocha sem muitos voláteis exigiria engolfar cerca de 15 planetas com a massa terrestre.

Comer um gigante gasoso não daria o mesmo resultado, Price-Whelan explicou. Júpiter, por exemplo, tem um núcleo rochoso interno que poderia facilmente ter 15 massas terrestres de material rochoso, mas "se você pegasse Júpiter e o jogasse em uma estrela, Júpiter também tem este enorme envelope gasoso, então você também aumentaria o carbono, nitrogênio - os voláteis que Semyeong mencionou, "disse ele." Para inverter, você tem que adicionar um monte de planetas menores. "

Embora nenhuma estrela conhecida tenha 15 planetas do tamanho da Terra em órbita ao seu redor, o telescópio espacial Kepler detectou muitos sistemas multiplanetários, disse Jessie Christiansen, astrônomo do Instituto de Ciência de Exoplanetas da NASA no Instituto de Tecnologia da Califórnia, que não participou da pesquisa. "Não vejo problema em haver mais de 15 massas terrestres de material acumulável em torno de uma estrela do tipo solar." Ela apontou para Kepler-11, que tem mais de 22 massas terrestres de material em seis planetas com órbitas próximas, ou HD 219134, que tem pelo menos 15 massas terrestres de material em seus quatro planetas internos.

"No momento, ainda estamos na fase de juntar diferentes observações para determinar como e quando os exoplanetas se formam, ", disse Christiansen." É difícil observar diretamente a formação de planetas em torno de estrelas jovens - normalmente elas estão envoltas em poeira, e as próprias estrelas são muito ativas, o que torna difícil separar quaisquer sinais dos planetas. Portanto, temos que inferir o que pudermos das informações limitadas de que dispomos. Se comprovado, esta nova janela para as massas e composições do material nos estágios iniciais dos sistemas planetários pode fornecer restrições cruciais para as teorias de formação de planetas. "

A pesquisa também tem implicações para modelos de formação estelar, observou Price-Whelan.

"Uma das suposições comuns - bem motivado, mas é uma suposição — difundida pela astronomia galáctica agora é que as estrelas nascem com abundâncias [químicas], e eles então mantêm essas abundâncias, "disse ele." Esta é uma indicação de que, pelo menos em alguns casos, isso é catastroficamente falso. "