In de mythologie, de Titan Kronos verslond zijn kinderen, waaronder Poseidon (beter bekend als de planeet Neptunus), Hades (Pluto) en drie dochters.

Dus toen een groep astronomen uit Princeton tweelingsterren ontdekte, waarvan er één tekenen vertoonde dat hij een dozijn of meer rotsachtige planeten had ingenomen, ze noemden ze naar Kronos en zijn minder bekende broer Krios. Hun officiële benamingen zijn HD 240430 en HD 240429, en ze zijn beide ongeveer 350 lichtjaar van de aarde verwijderd.

De sleutels tot de ontdekking bevestigden eerst dat het ver van elkaar gescheiden paar in feite een binair paar is, en ten tweede het observeren van Kronos' opvallend ongebruikelijke patroon van chemische overvloed, legde Semyeong uit Oh, een afgestudeerde student in astrofysische wetenschappen die hoofdauteur is van een nieuw artikel waarin Kronos en Krios worden beschreven. Oh werkt met David Spergel, de Charles A. Young Professor of Astronomy on the Class of 1897 Foundation en directeur van het Centre for Computational Astrophysics van het Flatiron Institute.

Andere meebewegende sterparen hadden een andere chemische samenstelling, O uitgelegd, maar geen zo dramatisch als Kronos en Krios.

De meeste sterren die net zo metaalrijk zijn als Kronos "hebben alle andere elementen op een vergelijkbaar niveau verbeterd, " ze zei, "terwijl Kronos vluchtige elementen onderdrukt, wat het echt raar maakt in de algemene context van stellaire overvloedspatronen."

Met andere woorden, Kronos had een ongewoon hoog gehalte aan gesteentevormende mineralen, inclusief magnesium, aluminium, silicium, ijzer, chroom en yttrium, zonder een even hoog gehalte aan vluchtige stoffen - de stoffen die het vaakst in gasvorm worden aangetroffen, zoals zuurstof, koolstof, stikstof en kalium.

Kronos valt al buiten de galactische norm, zei o, en bovendien, "omdat het een geweldige metgezel heeft om het mee te vergelijken, het maakt de zaak een beetje sterker."

Kronos en Krios zijn ver genoeg van elkaar verwijderd dat sommige astronomen zich afvroegen of de twee in feite een binair paar waren. Beide zijn ongeveer 4 miljard jaar oud, en zoals de onze, iets oudere zon, beide zijn gele G-type sterren. Ze draaien zelden om elkaar heen, in de orde van elke 10, 000 jaar of zo. Een eerdere onderzoeker, Jean-Louis Halbwachs van het Observatoire Astronomique van Straatsburg, had ze in zijn onderzoek uit 1986 geïdentificeerd als samen bewegend - samen bewegend - maar Oh identificeerde ze onafhankelijk van elkaar als meebewegend op basis van tweedimensionale astrometrische informatie van de Gaia-missie van de European Space Agency.

Tijdens een groepsonderzoek bij het Flatiron Institute, een collega stelde voor om hun datasets te bundelen. John Brouwer, een postdoctoraal onderzoeker van Yale University op bezoek bij Columbia University, gegevens had gebruikt van het Keck Observatorium op Mauna Kea, Hawaii, om de spectrografische chemie en radiale snelheden van sterren te berekenen.

"John suggereerde dat we misschien mijn co-moving-catalogus moesten vergelijken met zijn catalogus met chemicaliën-overvloed, omdat het interessant is om te vragen of ze dezelfde composities hebben, "O zei.

Binaire sterren moeten overeenkomende radiale snelheden hebben, maar die informatie was niet beschikbaar in de Gaia-dataset, dus het zien van hun overeenkomende snelheden in Brewer's gegevens ondersteunde de theorie dat Kronos en Krios, hoewel er twee lichtjaren uit elkaar liggen, waren een binaire set.

Toen merkten de onderzoekers de extreme chemische verschillen tussen hen.

"Ik ben heel snel opgewonden, dus zodra ze dezelfde radiale snelheden en verschillende chemie hadden, mijn geest begon al te racen, " zei Adrian Price-Whelan, een Lyman Spitzer, Jr. Postdoctoral Fellow in Astrophysical Sciences en een co-auteur van het papier.

Oh nam meer overtuigingskracht, herinnerden beide wetenschappers zich. "Semyeong is voorzichtig en was sceptisch, " zei Price-Whelan, dus haar eerste stap was om alle gegevens dubbel te controleren. Nadat een eenvoudige fout was uitgesloten, ze begonnen verschillende theorieën te onderhouden. Misschien hadden Kronos en Krios hun planetaire schijven op verschillende tijdstippen tijdens de stervorming aangegroeid. Die kan niet worden getest, zei Price-Whelan, maar het lijkt onwaarschijnlijk.

Misschien zijn ze pas recentelijk gaan samenwonen, na handelspartners met een ander paar binaire sterren, een proces dat bekend staat als binaire uitwisseling. Oh uitgesloten dat met "een simpele berekening, "zei ze. "Ze is heel bescheiden, ' merkte Price-Whelan op.

Oh's scepsis werd uiteindelijk overwonnen toen ze het patroon van de chemische overvloed uitzette als een functie van de condensatietemperatuur - de temperaturen waarbij vluchtige stoffen condenseren tot vaste stoffen. Condensatietemperaturen spelen een sleutelrol bij de vorming van planeten omdat rotsachtige planeten de neiging hebben zich te vormen waar het warm is - dichter bij een ster - terwijl gasreuzen zich gemakkelijker vormen in de koudere gebieden ver van hun ster.

Ze merkte meteen op dat alle mineralen die onder 1200 Kelvin stollen, de mineralen waren waar Kronos weinig in had. terwijl alle mineralen die stollen bij warmere temperaturen overvloedig waren.

"Andere processen die de overvloed aan elementen in het hele melkwegstelsel veranderen, geven je niet zo'n trend, "zei Price-Whelan. "Ze zouden selectief bepaalde elementen versterken, en het zou willekeurig lijken als je het uitzet tegen condensatietemperaturen. Het feit dat daar een trend is, duidde op iets dat te maken heeft met planeetvorming in plaats van galactische chemische evolutie."

Dat was haar "Aha!" moment, O zei. "Alle elementen die een rotsachtige planeet zouden vormen, zijn precies de elementen die op Kronos zijn verbeterd, en de vluchtige elementen worden niet versterkt, dus dat levert een sterk argument op voor een scenario van overspoeling van de planeet, in plaats van iets anders."

Oh en haar collega's berekenden dat voor het verkrijgen van zoveel rotsvormende mineralen zonder veel vluchtige stoffen ongeveer 15 aardse planeten zouden moeten worden opgeslokt.

Het eten van een gasreus zou niet hetzelfde resultaat geven, Price-Whelan uitgelegd. Jupiter, bijvoorbeeld, heeft een binnenste rotsachtige kern die gemakkelijk 15 aardmassa's rotsachtig materiaal kan bevatten, maar "als je Jupiter zou nemen en het in een ster zou gooien, Jupiter heeft ook deze enorme gasvormige envelop, dus je zou ook koolstof verbeteren, stikstof - de vluchtige stoffen die Semyeong noemde, "zei hij. "Om het om te draaien, je moet er een aantal kleinere planeten in gooien."

Hoewel geen enkele bekende ster 15 planeten ter grootte van de aarde heeft in een baan eromheen, de Kepler-ruimtetelescoop heeft veel multiplaneetsystemen gedetecteerd, zei Jessie Christiansen, een astronoom bij het NASA Exoplanet Science Institute van het California Institute of Technology, die niet bij het onderzoek betrokken was. "Ik zie geen probleem met het feit dat er meer dan 15 aardmassa's aangroeibaar materiaal rond een ster van het zonnetype zijn." Ze wees naar Kepler-11, die meer dan 22 aardmassa's van materiaal heeft in zes planeten met nauwe banen, of HD219134, die minstens 15 aardmassa's van materiaal in zijn binnenste vier planeten heeft.

"Momenteel, we zijn nog steeds in het stadium van het samenvoegen van verschillende waarnemingen om te bepalen hoe en wanneer exoplaneten ontstaan, " zei Christiansen. "Het is moeilijk om planeetvorming rond jonge sterren direct waar te nemen - ze zijn meestal gehuld in stof, en de sterren zelf zijn erg actief, waardoor het moeilijk is om signalen van de planeten te ontwarren. We moeten dus afleiden wat we kunnen uit de beperkte informatie die we hebben. Indien uitgekomen, dit nieuwe venster op de massa's en samenstellingen van het materiaal in de vroege stadia van planetaire systemen kan cruciale beperkingen opleveren voor theorieën over planeetvorming."

Het onderzoek heeft ook gevolgen voor modellen voor stervorming, merkte Price-Whelan op.

"Een van de veelvoorkomende veronderstellingen:goed gemotiveerd, maar het is een veronderstelling - die op dit moment alomtegenwoordig is in de galactische astronomie, is dat sterren worden geboren met [chemische] overvloed, en dan houden ze die overvloed, "zei hij. "Dit is een indicatie dat, althans in sommige gevallen, dat is catastrofaal onjuist."