Солнце могло поглотить «суперземлю» в начале своей истории

Новое исследование предполагает, что «следы» внутри Солнца могут пролить свет на то, поглотило ли оно когда-то какую-либо планету.

Об этом сообщают в Королевском астрономическом обществе, передают OstanniPodii.com.

Идея о наличии измеримых сигнатур или «отпечатков» в современном внутреннем слое Солнца была исследована в работе, опубликованной 10 сентября в журнале «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Профессор Мутлу Йылдыз из Эгейского университета в Турции отметил: «Наше новое исследование указывает на то, что планета, масса которой в несколько раз превышала массу Земли, могла упасть в молодое Солнце и оставить в его недрах устойчивый химический след».

«Моделируя эволюцию Солнца и сравнивая результаты с точными наблюдениями его внутренней части, мы обнаружили, что поглощение «суперземли» могло бы помочь объяснить давние расхождения между стандартными звездными моделями и наблюдениями, в частности едва заметные изменения во внутренней структуре Солнца и снижение содержания лития в нем».

Исследователи также обнаружили, что такая планета могла бы выжить при прохождении через внешние слои Солнца, потеряв при этом очень мало массы, что свидетельствует о том, что планеты могут оставлять обнаруживаемые следы внутри своих звёзд ещё долго после того, как они исчезнут.

На протяжении многих лет звездные модели, основанные на стандартной физике эволюции звезд, сталкивались с трудностями при одновременном воспроизведении некоторых гелиосейсмических наблюдений, в частности структуры скорости звука непосредственно под конвекционной зоной, а также глубины солнечной конвекционной зоны.

В то же время на поверхности Солнца наблюдается сильное и хорошо известное обеднение лития.

«Нас интересовало, могут ли эти проблемы иметь общее происхождение в ранней химической истории Солнца», — пояснил профессор Йилдыз.

«Молодые звезды окружены протопланетными дисками, где значительные объемы вещества могут перемещаться между диском и звездой. Поскольку планеты состоят из вещества, химически отличающегося от газа в диске, мы задались вопросом, могло ли раннее поглощение планеты оставить химический след внутри молодого Солнца».

Исследователи использовали код звездной эволюции MESA для проверки своей гипотезы. Они исследовали различные сценарии аккреции и сравнили полученные звездные модели с гелиосейсмическими ограничениями и содержанием элементов на поверхности, одновременно проверяя альтернативные объяснения, учитывавшие уравнения состояния, непрозрачность и различные подходы к турбулентному и конвективному перемешиванию.

Полученные результаты свидетельствуют в пользу сценария, согласно которому молодое Солнце поглотило суперземлю, масса которой составляла примерно в 5–10 раз больше массы Земли.

Важно, что их моделирование объясняет не только одну загадку. Оно одновременно согласуется с несколькими независимыми измерениями Солнца, включая наблюдения за его внутренним строением и необычно низким содержанием лития.

«Мы предполагали, что поглощение планеты могло повлиять на структуру Солнца, но не ожидали, что расчеты укажут на такой конкретный диапазон масс суперземли», — сказал профессор Йилдиз. «Это был один из самых интересных результатов исследования».

Он добавил, что, хотя окончательно доказать, что Солнце поглотило планету, возможно, и не удастся, но если предсказанные структурные и химические признаки удастся независимо подтвердить с помощью гелиосейсмических или других наблюдений, это станет весомым доказательством того, что такое событие произошло миллиарды лет назад.

Астрономы уже давно ломают голову над вопросом, почему во многих других звездных системах обнаружены крупные суперземли, тогда как в нашей их нет.

В новом исследовании цитируется предыдущая работа, проведенная десять лет назад, в которой выдвигалась гипотеза, что одна или несколько суперземель могли образоваться внутри орбиты Меркурия и мигрировать внутрь через газовый диск, потенциально упав в молодое Солнце.

Однако, хотя то исследование предложило теоретический механизм поглощения, оно не предполагало, что такая планета в конечном итоге была поглощена нашей звездой.

«В предыдущей работе выдвигалась гипотеза, что суперземля могла образоваться и мигрировать к молодому Солнцу. В нашей статье ставится вопрос, может ли само Солнце до сих пор сохранять наблюдаемые доказательства того, что такое поглощение действительно произошло, и мы считаем, что да», — подытожил профессор Йилдыз.

«Следующим шагом будет проверка того, можно ли независимо обнаружить эти следы», — добавил он.

• Солнце
• Солнечная система