Сонце могло поглинути «суперземлю» на початку своєї історії

Нове дослідження припускає, що «відбитки» всередині Сонця можуть пролити світло на те, чи поглинуло воно колись якусь планету.

Про це повідомляють у Королівському астрономічному товаристві, передають OstanniPodii.com.

Ідея про наявність придатних до вимірювання сигнатур або «відбитків» у сучасному внутрішньому шарі Сонця була досліджена в роботі, опублікованій 10 вересня в журналі «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Професор Мутлу Йилдиз з Егейського університету в Туреччині зазначив: «Наше нове дослідження вказує на те, що планета, маса якої в кілька разів перевищувала масу Землі, могла впасти в молоде Сонце та залишити в його глибинах стійкий хімічний слід».

«Моделюючи еволюцію Сонця та порівнюючи результати з точними спостереженнями його внутрішньої частини, ми виявили, що поглинання «суперземлі» могло б допомогти пояснити давні розбіжності між стандартними зоряними моделями та спостереженнями, зокрема ледь помітні зміни у внутрішній структурі Сонця та зниження вмісту літію в ньому».

Дослідники також виявили, що така планета могла б вижити під час проходження крізь зовнішні шари Сонця, втративши при цьому дуже мало маси, що свідчить про те, що планети можуть залишати придатні до виявлення сліди всередині своїх зірок ще довго після того, як вони зникнуть.

Протягом багатьох років зоряні моделі, засновані на стандартній фізиці еволюції зірок, мали труднощі з одночасним відтворенням деяких геліосейсмічних спостережень, зокрема структури швидкості звуку безпосередньо під конвекційною зоною, а також глибини сонячної конвекційної зони.

Водночас на поверхні Сонця спостерігається сильне й добре відоме збіднення літію.

«Нас цікавило, чи можуть ці проблеми мати спільне походження в ранній хімічній історії Сонця», — пояснив професор Йилдиз.

«Молоді зорі оточені протопланетними дисками, де значні обсяги речовини можуть переміщатися між диском і зорею. Оскільки планети складаються з речовини, що хімічно відрізняється від газу в диску, ми вдалися в питання, чи могло раннє поглинання планети залишити хімічний слід усередині молодого Сонця».

Дослідники використали код зоряної еволюції MESA для перевірки своєї гіпотези. Вони дослідили різні історії акреції та порівняли отримані зоряні моделі з геліосейсмічними обмеженнями та вмістом елементів на поверхні, одночасно перевіряючи альтернативні пояснення, що враховували рівняння стану, непрозорість та різні підходи до турбулентного й конвективного перемішування.

Отримані результати свідчать на користь сценарію, за яким молоде Сонце поглинуло суперземлю, маса якої становила приблизно 5–10 разів більше за масу Землі.

Важливо, що їхнє моделювання не пояснює лише одну загадку. Воно одночасно узгоджується з кількома незалежними вимірами Сонця, включаючи спостереження за його внутрішньою будовою та незвично низьким вмістом літію.

«Ми припускали, що поглинання планети могло вплинути на структуру Сонця, але не очікували, що розрахунки вкажуть на такий конкретний діапазон мас суперземлі», — сказав професор Йилдиз. «Це був один з найцікавіших результатів дослідження».

Він додав, що, хоча остаточно довести, що Сонце поглинуло планету, можливо, і не вдасться, але якщо передбачені структурні та хімічні ознаки вдасться незалежно підтвердити за допомогою геліосейсмічних або інших спостережень, це стане вагомим доказом того, що така подія відбулася мільярди років тому.

Астрономи вже давно загадуються над питанням, чому в багатьох інших зоряних системах виявлені великі суперземлі, тоді як у нашій їх немає.

У новому дослідженні цитується попередня робота, проведена десять років тому, в якій висувалася гіпотеза, що одна або кілька суперземель могли утворитися всередині орбіти Меркурія та мігрувати всередину через газовий диск, потенційно впавши в молоде Сонце.

Однак, хоча те дослідження надало теоретичний механізм події поглинання, воно не передбачало, що така планета в кінцевому підсумку була поглинута нашою зорею.

«У попередній роботі висувалася гіпотеза, що суперземля могла утворитися й мігрувати до молодого Сонця. У нашій статті ставиться питання, чи може саме Сонце досі зберігати спостережувані докази того, що таке поглинання насправді відбулося, і ми вважаємо, що так», — підсумував професор Йилдиз.

«Наступним кроком буде перевірка того, чи можна незалежно виявити ці сліди», - додав він.