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    Divoratore di pianeti? I ricercatori doppiano la stella Kronos

    La stella simile al Sole Kronos mostra segni di aver ingerito 15 masse terrestri di pianeti rocciosi, spingendo gli astronomi di Princeton a soprannominarlo per il Titano che mangiava i suoi piccoli. La rappresentazione di questo artista dei diversi pianeti rocciosi della nostra galassia suggerisce come avrebbero potuto essere i pianeti di Crono prima che la stella li avvolgesse. Credito:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

    Nella mitologia, il Titano Crono divorò i suoi figli, tra cui Poseidone (meglio conosciuto come il pianeta Nettuno), Ade (Plutone) e tre figlie.

    Così, quando un gruppo di astronomi di Princeton scoprì le stelle gemelle, uno dei quali mostrava segni di aver ingerito una dozzina o più di pianeti rocciosi, li hanno chiamati dopo Kronos e il suo fratello meno noto Krios. Le loro designazioni ufficiali sono HD 240430 e HD 240429, e sono entrambi a circa 350 anni luce dalla Terra.

    Le chiavi della scoperta sono state innanzitutto la conferma che la coppia ampiamente separata è in realtà una coppia binaria, e in secondo luogo osservando il modello di abbondanza chimica sorprendentemente insolito di Crono, ha spiegato Semyeong Oh, uno studente laureato in scienze astrofisiche che è autore principale di un nuovo articolo che descrive Kronos e Krios. Oh lavora con David Spergel, il Charles A. Young Professor of Astronomy on the Class of 1897 Foundation e direttore del Center for Computational Astrophysics del Flatiron Institute.

    Altre coppie di stelle in movimento hanno avuto caratteristiche chimiche diverse, Oh spiegato, ma nessuno così drammatico come Kronos e Krios.

    La maggior parte delle stelle ricche di metalli come Crono "hanno tutti gli altri elementi potenziati a un livello simile, " lei disse, "mentre Crono ha soppresso gli elementi volatili, il che lo rende davvero strano nel contesto generale dei modelli di abbondanza stellare."

    In altre parole, Crono aveva un livello insolitamente alto di minerali che formano le rocce, compreso il magnesio, alluminio, silicio, ferro da stiro, cromo e ittrio, senza un livello altrettanto elevato di composti volatili, quelli che si trovano più spesso sotto forma di gas, come l'ossigeno, carbonio, azoto e potassio.

    Crono è già fuori dalla norma galattica, ha detto oh, e in aggiunta, "perché ha un compagno stellare con cui confrontarlo, rende il caso un po' più forte."

    Kronos e Krios sono così distanti che alcuni astronomi si sono chiesti se i due fossero in realtà una coppia binaria. Entrambi hanno circa 4 miliardi di anni, e come il nostro, sole un po' più vecchio, entrambe sono stelle gialle di tipo G. orbitano l'un l'altro di rado, nell'ordine di ogni 10, 000 anni o giù di lì. Un precedente ricercatore, Jean-Louis Halbwachs dell'Osservatorio Astronomico di Strasburgo, li aveva identificati come co-moving - muoversi insieme - nella sua indagine del 1986, ma Oh indipendentemente li ha identificati come in movimento sulla base di informazioni astrometriche bidimensionali dalla missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea.

    Durante una discussione di ricerca di gruppo al Flatiron Institute, un collega ha suggerito di mettere in comune i loro set di dati. John Brewer, un ricercatore post-dottorato della Yale University in visita alla Columbia University, stava usando i dati dell'Osservatorio Keck su Mauna Kea, Hawaii, calcolare le chimiche spettrografiche e le velocità radiali delle stelle.

    "John ha suggerito che forse dovremmo incrociare il mio catalogo dei traslochi con il suo catalogo sull'abbondanza di sostanze chimiche, perché è interessante chiedersi se hanno le stesse composizioni, "Ah detto.

    Le stelle binarie dovrebbero avere velocità radiali corrispondenti, ma quell'informazione non era disponibile nel dataset di Gaia, quindi vedere le loro velocità corrispondenti nei dati di Brewer ha supportato la teoria che Kronos e Krios, anche se a due anni luce di distanza, erano un insieme binario.

    Quindi i ricercatori hanno notato le differenze chimiche estreme tra loro.

    Stelle HD 240430 e HD 240429, meglio conosciuti come Crono e Crio, come appaiono nel Digitized Sky Survey dello Space Telescope Science Institute. Sebbene queste stelle binarie si siano formate insieme, le loro abbondanze chimiche sono molto diverse, portando i ricercatori a concludere che Crono aveva assorbito 15 masse terrestri di pianeti rocciosi. Credito:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

    "Sono molto facilmente eccitabile, quindi non appena avevano le stesse velocità radiali e chimica diversa, la mia mente ha già iniziato a correre, " ha detto Adrian Price-Whelan, un Lyman Spitzer, Jr. Postdoctoral Fellow in Astrophysical Sciences e coautore dell'articolo.

    Oh ha preso più convincente, ricordarono entrambi gli scienziati. "Semyeong è attento ed era scettico, " disse Price-Whelan, quindi il suo primo passo è stato quello di ricontrollare tutti i dati. Una volta escluso il semplice errore, hanno cominciato a intrattenere varie teorie. Forse Kronos e Krios avevano accresciuto i loro dischi planetari in momenti diversi durante la formazione stellare. Quello non può essere testato, disse Price-Whelan, ma sembra improbabile.

    Forse hanno iniziato a muoversi insieme solo più di recente, dopo aver scambiato partner con un'altra coppia di stelle binarie, un processo noto come scambio binario. Oh l'ho escluso con "un semplice calcolo, " ha detto. "È molto modesta, " ha osservato Price-Whelan.

    Lo scetticismo di Oh è stato finalmente superato quando ha tracciato il modello di abbondanza chimica in funzione della temperatura di condensazione, le temperature alle quali i volatili si condensano in solidi. Le temperature di condensazione giocano un ruolo chiave nella formazione planetaria perché i pianeti rocciosi tendono a formarsi dove fa caldo, più vicino a una stella, mentre i giganti gassosi si formano più facilmente nelle regioni più fredde lontane dalla loro stella.

    Osservò immediatamente che tutti i minerali che si solidificano al di sotto di 1200 Kelvin erano quelli in cui Kronos era basso, mentre tutti i minerali che si solidificano a temperature più calde erano abbondanti.

    "Altri processi che modificano l'abbondanza di elementi genericamente in tutta la galassia non ti danno una tendenza del genere, " ha detto Price-Whelan. "Aumenterebbero selettivamente alcuni elementi, e sembrerebbe casuale se lo tracciassi rispetto alle temperature di condensazione. Il fatto che ci sia una tendenza lì ha suggerito qualcosa legato alla formazione del pianeta piuttosto che all'evoluzione chimica galattica".

    Quello era il suo "Aha!" momento, Oh detto. "Tutti gli elementi che formerebbero un pianeta roccioso sono esattamente gli elementi che sono potenziati su Crono, e gli elementi volatili non sono esaltati, in modo che fornisca un forte argomento per uno scenario di inghiottimento del pianeta, invece di qualcos'altro".

    Oh e i suoi colleghi hanno calcolato che ottenere così tanti minerali che formano rocce senza molti volatili richiederebbe l'inglobamento di circa 15 pianeti di massa terrestre.

    Mangiare un gigante gassoso non darebbe lo stesso risultato, Price-Whelan ha spiegato. Giove, Per esempio, ha un nucleo roccioso interno che potrebbe facilmente avere 15 masse terrestri di materiale roccioso, ma "se tu prendessi Giove e lo gettassi in una stella, Anche Giove ha questo enorme involucro gassoso, quindi aumenteresti anche il carbonio, azoto, i volatili menzionati da Semyeong, " ha detto. "Per capovolgerlo, devi aggiungere un mucchio di pianeti più piccoli."

    Sebbene nessuna stella conosciuta abbia 15 pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno ad essa, il telescopio spaziale Kepler ha rilevato molti sistemi multi-pianeti, disse Jessie Christiansen, un astronomo presso l'Exoplanet Science Institute della NASA presso il California Institute of Technology, che non è stato coinvolto nella ricerca. "Non vedo alcun problema nel fatto che ci siano più di 15 masse terrestri di materiale accrescibile attorno a una stella di tipo solare". Indicò Kepler-11, che ha più di 22 masse terrestri di materiale in sei pianeti con orbite ravvicinate, o HD 219134, che ha almeno 15 masse terrestri di materiale nei suoi quattro pianeti interni.

    "Al momento, siamo ancora nella fase di mettere insieme diverse osservazioni per determinare come e quando si formano gli esopianeti, " ha detto Christiansen. "È difficile osservare direttamente la formazione dei pianeti intorno alle giovani stelle:sono tipicamente avvolte dalla polvere, e le stelle stesse sono molto attive, il che rende difficile districare qualsiasi segnale dai pianeti. Quindi dobbiamo dedurre ciò che possiamo dalle informazioni limitate che abbiamo. Se confermato, questa nuova finestra sulle masse e le composizioni del materiale nelle prime fasi dei sistemi planetari può fornire vincoli cruciali per le teorie sulla formazione dei pianeti".

    La ricerca ha anche implicazioni per i modelli di formazione stellare, ha osservato Price-Whelan.

    "Uno dei presupposti comuni:ben motivato, ma è un presupposto—quello che pervade l'astronomia galattica in questo momento è che le stelle nascano con abbondanze [chimiche], e poi conservano quelle abbondanza, " ha detto. "Questa è un'indicazione che, almeno in alcuni casi, questo è catastroficamente falso".


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