Вчені знайшли можливі сліди загиблої планети всередині Сонця

Астрофізик Мутлу Йилдиз з Егейського університету висунув гіпотезу: на зорі існування Сонячної системи навколо молодого Сонця могла обертатися велика кам’яниста планета, яка врешті-решт упала на зорю і була нею поглинута. Комп’ютерне моделювання показало, що саме такий сценарій найкраще пояснює одразу кілька давніх невідповідностей у будові нашого Сонця.

Для розрахунків учений використав програму MESA. Модель відтворювала, як молода зоря спочатку поглинає речовину гіпотетичної планети, багату на важкі елементи, а потім — збіднений металами газ із протопланетного диска, склад якого вже змінився в процесі формування планет. Найкращий збіг із реальними спостереженнями дала модель, де Сонце поглинуло планету масою близько 5,6 земних. Загальний діапазон, що відповідає спостереженням, — від 5 до 10 мас Землі. Йилдиз назвав гіпотетичний загиблий світ Dev Dilek.

Планетна речовина в розрахунках пройшла крізь зовнішню конвективну оболонку Сонця і скупчилася глибше — безпосередньо під конвективною зоною. Підвищена концентрація важких елементів змінила прозорість сонячної речовини та внутрішню структуру зорі. Завдяки цьому розрахункова модель стала точніше відповідати даним геліосейсмології — науки, яка вивчає недоступні прямому спостереженню шари Сонця через поширення акустичних хвиль.

Одна з тривалих проблем сонячних моделей пов’язана зі швидкістю звуку під конвективною зоною та положенням її нижньої межі. Стандартні розрахунки дають дещо менші значення, ніж показують геліосейсмічні спостереження. Йилдиз перевіряв альтернативні підходи — змінював рівняння стану, прозорість речовини, способи опису турбулентного перемішування. Усі ці поправки покращували результат лише частково, тоді як додавання поглиненої планети давало кращий збіг одразу за кількома параметрами.

Друга загадка стосується літію. Поверхня Сонця містить значно менше цього елемента, ніж очікується для речовини, з якої формувалася Сонячна система. Модель відтворює спостережуване виснаження літію, якщо загибла планета сама містила мало цього елемента й мала масу від 4,6 до 5,8 Землі. Те, що цей діапазон збігається з масою, отриманою з геліосейсмічних даних, стало одним із головних аргументів на користь гіпотези.

Сама ідея втраченої великої планети з’явилася ще 2016 року: Ребекка Мартін і Маріо Лівіо припускали, що масивні планети могли сформуватися у внутрішній частині Сонячної системи, а потім мігрувати до зорі крізь газовий диск і впасти на неї. Це пояснює ще одну дивну рису нашої системи: біля багатьох інших зір астрономи знаходять великі кам’янисті планети на тісних орбітах, тоді як у Сонця простір всередині орбіти Меркурія лишається порожнім.

Дослідження не доводить, що велика планета справді існувала й загинула в Сонці. Проте воно показує, що такий сценарій фізично можливий і краще узгоджує модель зорі з кількома незалежними спостереженнями. Для перевірки гіпотези потрібно буде незалежно виявити передбачений хімічний і структурний слід усередині Сонця та відділити його від інших процесів перемішування речовини.