Нове моделювання вказує, що деякі незвичні властивості Сонця можна пояснити, якщо під час формування Сонячної системи наша зоря поглинула велику кам’яну планету. Про це пише Universe Today з посиланням на роботу астрофізика Мутлу Їлдиза (Mutlu Yildiz) з Егейського університету в Туреччині.
Дві загадки Сонця: літій і швидкість звуку
Астрофізики добре розуміють, як утворюються й еволюціонують зорі, але в самого Сонця є кілька дивних рис. Одна з них — аномально мала кількість літію на його поверхні. За оцінками, протосонячна туманність, з якої сформувалася зоря, містила приблизно на два порядки більше літію, ніж зараз бачимо в зовнішніх шарах Сонця.
Друга проблема стосується швидкості звуку поблизу дна конвекційної зони Сонця. Конвекційна зона розташована у внутрішній частині зорі, безпосередньо під зовнішніми шарами. Там енергія переноситься не випромінюванням, а бурхливими потоками плазми.
Астрономи вимірюють тиск і хвилі, що підіймаються крізь конвекційну зону до поверхні, використовуючи геліосейсміку — аналог сейсмології на Землі. Так вони отримують дані про структуру надр Сонця, зокрема і про швидкість звуку на різній глибині.
Саме тут і виникає невідповідність: виміряна швидкість звуку поблизу основи конвекційної зони не збігається з найкращими стандартними моделями Сонця. Щось у внутрішній будові зорі не враховано.
Ідея поглинутої надземлі
Мутлу Їлдиз поставив запитання, чи може один механізм пояснити обидві загадки — і нестачу літію, і відхилення в швидкості звуку. Він припустив, що відповіддю може бути давнє «космічне частування» Сонця, коли воно поглинуло велику планету, яка розмішала його внутрішні шари.
У своїй роботі вчений змоделював еволюцію Сонця з урахуванням різних варіантів поглинання планети. Він змінював розмір такого світу та його хімічний склад, щоб з’ясувати, чи можна відтворити спостережувані властивості Сонця.
Одне з отриманих рішень виявилося особливо промовистим: найкраще відомим параметрам Сонця відповідає сценарій, у якому зоря поглинула каменисту надземлю приблизно у 5,6 рази масивнішу за Землю з низьким вмістом літію. Такий об’єкт, занурившись у надра, змінив би внутрішню структуру й розподіл хімічних елементів, що вплинуло б і на геліосейсмічні властивості, і на поверхневу кількість літію.
Дані про екзопланети вказують, що міграція планет — звичайне явище біля інших зірок. Тому не є фантастикою, що подібна надземля могла сформуватися всередині орбіти Меркурія й поступово спіраллю впасти в молоде Сонце.
Що саме пояснює нова модель
За словами Їлдиза, моделювання еволюції Сонця з урахуванням поглинання надземлі дозволяє одночасно наблизити модель до кількох незалежних спостережень:
- зменшити розбіжності між розрахованою та виміряною швидкістю звуку біля дна конвекційної зони;
- відтворити спостережуване сильне збіднення літію у зовнішніх шарах Сонця;
- зберегти узгодженість з іншими параметрами, зокрема глибиною конвекційної зони та загальним хімічним складом зорі.
Саме те, що один сценарій узгоджується одразу з кількома «проблемними» характеристиками Сонця, робить гіпотезу поглинутої планети привабливою.
Що поки лишається невідомим
Попри успіх моделі, нова робота не доводить, що в надрах Сонця дійсно захована планета. Це теоретичний результат, який показує, що якщо така подія сталася, вона могла б природно пояснити низку спостережень.
Їлдиз сподівається, що в майбутньому з’являться спостережні докази давнього поглинання. На його думку, Сонце може й досі нести «відбитки пальців» цієї події — тонкі ознаки у внутрішній структурі або розподілі елементів, які геліосейсмічні вимірювання чи інші методи зможуть незалежно виявити.
Поки що гіпотеза поглинутої надземлі залишається цікавою можливістю, яка показує, наскільки тісно переплітаються еволюція зірок і доль їхніх планетних систем.