Superziemia mogła wpaść do Słońca? Naukowcy wskazują ślady w gwieździe

Hipoteza zakłada, że w młodości Układu Słonecznego doszło do wyjątkowo gwałtownego epizodu: Słońce mogło pochłonąć dużą planetę skalistą o rozmiarach wyraźnie przewyższających Ziemię. Badacze wiążą z tym możliwość rozwiązania problemu różnic pomiędzy przewidywaniami standardowych modeli ewolucji Słońca a obserwowanymi cechami jego struktury wewnętrznej i chemii.

Dziś w naszym systemie planetarnym nie obserwuje się superziem – obiektów cięższych od Ziemi, ale niebędących gazowymi olbrzymami. To zastanawiające, bo wokół innych gwiazd planety tej klasy są częste. Założenie, że taka planeta mogła powstać również tutaj, a następnie została "usunięta" przez wpadnięcie do Słońca, daje naukowcom dodatkową perspektywę na rekonstrukcję dziejów Układu Słonecznego.

Prof. Mutlu Yildiz z Uniwersytetu Ege w Turcji wyjaśnia, że połączenie modelowania ewolucji Słońca z danymi z heliosejsmologii prowadzi do wniosku, iż wariant z pochłonięciem superziemi najlepiej tłumaczy rozbieżności między teorią a tym, co widać w "wnętrzu" gwiazdy. Jak ujął to badacz: "Nasza nowa analiza wskazuje, że planeta kilka razy masywniejsza od Ziemi mogła spaść w młodości do Słońca i pozostawić trwały ślad chemiczny w głębi gwiazdy".

Heliosejsmologia zajmuje się analizą rozchodzenia się fal dźwiękowych w Słońcu, co pozwala bardzo dokładnie wnioskować o jego budowie. Zespół zwraca uwagę, że część niezgodności w danych – w tym szybkość propagacji dźwięku poniżej strefy konwekcyjnej oraz niedobory litu na powierzchni Słońca – może być powiązana z dawnym zdarzeniem polegającym na wchłonięciu planety.

Do sprawdzenia różnych wariantów badacze użyli programu MESA, tworząc scenariusze "wzbogacania" Słońca w pierwiastki w odmiennych konfiguracjach. Najlepszą zgodność z obserwacjami uzyskano wtedy, gdy zakładano pochłonięcie planety o masie od pięciu do dziesięciu mas Ziemi. Prof. Yildiz podkreślał, że zespół zaskoczyła możliwość tak precyzyjnego określenia przedziału masy dla hipotetycznego obiektu.

W starszych pracach pojawiały się już przypuszczenia, że w młodym Układzie Słonecznym superziemie mogły tworzyć się w pobliżu orbity Merkurego, jednak bez jednoznacznego rozstrzygnięcia, co się z nimi stało. Najnowsze badania koncentrują się na potencjalnych chemicznych oznakach "wtopienia" planety w Słońce, a kolejnym etapem ma być poszukiwanie innych, niezależnych sygnałów takiego wydarzenia w strukturze i składzie naszej gwiazdy.

Wyniki zespołu prof. Yildiza opublikowano w czasopiśmie "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society". Naukowcy traktują je jako punkt wyjścia do dalszych prac nad początkami Układu Słonecznego, w tym prób wykrycia dodatkowych "odcisków palców" dawnego pochłonięcia planety w danych dotyczących budowy i chemii Słońca.