Солнце могло поглотить планету: что скрывают недра нашей звезды

Астрономы давно заметили, что Солнце ведёт себя не совсем так, как должны вести себя звёзды его типа. Теперь у учёных появилась гипотеза. Она способна объяснить сразу несколько загадок: наше Солнце, возможно, поглотило планету. Речь идёт не о случайном космическом происшествии. Это событие, которое могло произойти миллиарды лет назад, на заре формирования Солнечной системы [2].

Две аномалии, которые не удавалось объяснить

Долгое время астрофизики считали, что поведение Солнца хорошо описано стандартными моделями звёздной эволюции. Однако в последние десятилетия накопились данные, которые в эти модели не укладываются. Прежде всего, речь идёт о двух аномалиях, которые не удавалось объяснить одновременно [4].

Первая связана с содержанием лития. На поверхности Солнца этого элемента катастрофически мало. Примерно в сто раз меньше, чем должно было остаться от протосолнечной туманности, из которой образовалась звезда. Литий разрушается при высоких температурах, но для этого его нужно «затащить» вглубь звезды. Что именно это делает — оставалось загадкой [14].

Вторая аномалия касается скорости звука в нижней части конвективной зоны Солнца. Конвективная зона — это внешний слой, где вещество перемешивается потоками горячей плазмы. Гелиосейсмические измерения, по сути «прослушивающие» недра звезды, показывают, что скорость звука там не совпадает с предсказаниями стандартных моделей [13].

Гипотеза: Солнце съело суперземлю

Именно эти расхождения заинтересовали Мутлу Йылдыза, профессора Эгейского университета в Турции. Его статья, опубликованная в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предлагает неожиданное объяснение: обе аномалии могут быть следствием поглощения планеты [6].

Речь идёт о так называемой суперземле — планете, масса которой больше земной, но значительно меньше газовых гигантов. Такие планеты очень распространены в других звёздных системах, но в Солнечной системе их нет. Это давно наводило астрономов на мысль, что суперземля у нас когда-то могла существовать — но исчезнуть [11].

Согласно модели Йылдыза, молодая суперземля массой примерно 5–10 масс Земли могла сформироваться внутри орбиты Меркурия. Из-за гравитационного взаимодействия с протопланетным диском она постепенно теряла орбитальную устойчивость и в итоге упала на Солнце [8].

«Мы хотели понять, может ли само Солнце до сих пор хранить следы этого поглощения», — пояснил исследователь. Логика проста: планеты имеют химический состав, отличный от газа в протопланетном диске. Если планета упала в звезду, её вещество могло оставить уникальную химическую сигнатуру во внутренних слоях [16].

Как это проверяли

Для проверки гипотезы учёный использовал MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) — программный комплекс, который моделирует эволюцию звёзд. Йылдыз построил несколько сценариев, варьируя массу и состав гипотетической планеты, а затем сравнил результаты с реальными гелиосейсмическими данными [12].

Результаты оказались неожиданно точными. Модели, которые лучше всего совпадали с наблюдениями, указывали на поглощение планеты массой около 5,6 массы Земли. Каменистой и относительно бедной литием. Причём расчёты показали, что такая планета могла выжить при прохождении через внешние слои Солнца. При этом потеряв лишь малую часть массы, и застрять чуть ниже конвективной зоны [5].

Именно там, по мнению Йылдыза, остатки планеты могли изменить непрозрачность вещества и внутреннюю структуру звезды. Это, в свою очередь, объясняет и аномальную скорость звука, и дефицит лития [15].

Что это значит для Солнечной системы

Гипотеза имеет важное следствие. Суперземли — один из самых распространённых типов планет во Вселенной. Их отсутствие в нашей системе всегда выглядело странно. Если Солнце действительно поглотило такую планету, это даёт естественное объяснение её отсутствию [1].

Более того, сценарий согласуется с исследованиями Ребекки Мартин и Марио Ливио (2016), которые показали, что суперземли могут формироваться близко к звезде и мигрировать внутрь. Йылдыз пошёл дальше и проверил, остались ли от этого события наблюдаемые следы [17].

Осторожный оптимизм

Сам автор подчёркивает: работа не доказывает, что планета действительно была поглощена. Это результат компьютерного моделирования, а не прямое наблюдение. Альтернативные объяснения — например, связанные с переносом тепла или внутренним перемешиванием — пока не исключены [7].

Однако модель примечательна тем, что одновременно объясняет несколько независимых загадок: глубину конвективной зоны, скорость звука под ней и дефицит лития. «Мы думали, что поглощение планеты может повлиять на структуру Солнца, но не ожидали, что расчёты сойдутся на столь конкретном диапазоне масс», — признался Йылдыз [10].

Следующий шаг — попытаться независимо обнаружить предсказанные химические следы в недрах Солнца. Если это удастся, гипотеза получит серьёзное подтверждение. А заодно — прольёт свет на одну из самых интригующих страниц ранней истории нашей звёздной системы [3].

---

Список источников

1. Astronomer proposes jaw-dropping reason why we don’t have a super-Earth — Mashable
2. The Sun May Have Swallowed a Planet — Universe Today (Автор: Scott Johnston)
3. What is really happening inside the Sun and why it fascinates scientists — Futura-Sciences
4. A study reveals the possibility of the sun swallowing a giant rocky planet in its early stages — Roya News
5. Did our sun swallow a planet? New research suggests it may have consumed a super-Earth — News Center Maine
6. Did the Sun swallow a planet? Two long-standing solar mysteries explained — Futura-Sciences
7. SPECIAL SECTION: SOLAR PHYSICS — Indian Academy of Sciences
8. Did Sun swallow a super-Earth? Scientists search for its ‘fingerprints’ — The News International
9. The Structure of the Sun — Cambridge University Press
10. 太阳在其早期历史中吞噬过行星吗？ — 百家号
11. The sun may once have swallowed a super-Earth planet and could still be hiding the evidence — Yahoo Tech
12. Hat unsere Sonne eine Supererde verschlungen? — wissenschaft.de
13. Helioseismology — Bohrium
14. Our Sun May Have Swallowed A Super-Earth Billion Years Ago; That May Explain Its Lithium Deficiency — Mashable India
15. Did Sun eat super-Earth? New study says maybe — The News International
16. ‘Fingerprints’ inside the Sun could reveal if it once swallowed a planet — EurekAlert!
17. The Sun may have swallowed a large planet billions of years ago — BGNES