Нашето Слънце може всъщност да е било „убиец на планети“

Звездната еволюция може да бъде изключително хаотична и динамична. Ето защо не е голяма изненада, че една, две или дори повече планети могат да бъдат всмукани и погълнати в космическата бездна в даден момент от историята на дадена звездна система.

Според ново научно изследване, публикувано в престижното астрономическо списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, преди милиарди години нашето младо Слънце може да е погълнало планета с маса от 5 до 10 пъти по-голяма от тази на Земята (така наречената „суперземя“). Изключително важно е, че последният компютърен анализ категорично подсказва за възможността да открием трайни и откриваеми „пръстови отпечатъци“ от тази изгубена планета дълбоко във вътрешността на звездата.

Нещо повече – този конкретен физически модел съвпада идеално с независимите измервания на слънчевата вътрешност, което приближава астрономите стъпка по-близо до разрешаването на това древно галактическо „убийство“.

„Нашето ново изследване подсказва, че планета, няколко пъти по-масивна от Земята, може да е паднала в младото Слънце и да е оставила траен химически отпечатък дълбоко в неговата вътрешност,“ заявява авторът на изследването Мутлу Йълдъз (Mutlu Yildiz), астроном от Университета „Еге“ в Турция.

Новата научна разработка произтича от две отделни и дългогодишни загадки в астрофизиката:

1. Проблемът със слънчевата структура: Традиционните слънчеви модели изпитват сериозни затруднения да възпроизведат реалните наблюдения на слънчевата конвективна зона (най-външния, непрекъснато циркулиращ слой на звездата) и скоростта, с която звуковите вълни преминават непосредствено под нея.
2. Недостигът на литий: В сравнение с други сходни по размер и тип звезди, повърхността на нашето Слънце показва значителен дефицит на елемента литий.

Причината този дефицит да бъде голяма загадка е, че литият – който се състои от само три протона – трябва да бъде сред най-ранните и изобилни елементи, възникващи при звездната еволюция. За да обясни това странно явление, Йълдъз дава необичайно, но логично предложение: Какво ако поглъщането на древна планета е променило химичния състав на нашата звезда?

„Заинтересувахме се дали тези два проблема нямат общ произход в ранната химическа история на Слънцето,“ обяснява Йълдъз. „Тъй като планетите са изградени от материя, която е химически различна от газа в протопланетния диск, се запитахме дали ранното поглъщане на планета не е оставило специфичен химически подпис вътре в младото Слънце.“

За да направи своите изчисления, Йълдъз използва специализирания софтуер с отворен код MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics), с който картографира звездната еволюция въз основа на широк спектър от теории. Той изследва различни сценарии за натрупване на материя (акреция), които биха довели до образуването на Слънцето такова, каквото го познаваме и виждаме днес.

Моделът, който показва най-добро и точно съвпадение с реалността, е именно хипотетичният сценарий, включващ поглъщането на планета от типа „суперземя“ преди милиарди години. Изчисленията показват, че тази изгубена планета – на която ученият дава прозвището Dev Dilek („Голямо желание“) – е имала маса около 5.6 пъти масата на Земята (или в диапазона от 5 до 10 земни маси, което съответства на приблизително 3.34 ^ 10^25 кг).

Получените числа съвпадат напълно с познатите хелиосеизмични измервания за вътрешността на Слънцето и с измереното съдържание на литий. Освен това този модел може да даде отговор и на друг голям въпрос: защо в нашата Слънчева система липсват суперземи, докато около много други подобни звезди са открити изобилен брой такива големи скалисти планети.

Симулациите показват също, че въпреки че в слънчевата атмосфера плътността нараства с над 10^6 пъти (над един милион пъти), а налягането с близо 10^9 пъти (близо един милиард пъти), една толкова масивна скалиста планета би се свила под огромния натиск, намалявайки челното си съпротивление. Това ѝ е позволило да премине през външния конвективен слой почти цяла и да депозира обогатения си с тежки елементи материал чак в по-дълбоките слоеве.

„Мислехме, че поглъщането на планета може да окаже влияние върху слънчевата структура, но не очаквахме изчисленията да се съсредоточат върху толкова конкретен диапазон от маси за суперземя,“ добавя Йълдъз. „Това беше един от най-интересните и изненадващи резултати от цялото изследване.“

В заключението на своя научен труд Йълдъз подчертава, че неговите математически изчисления засилват физическата вероятност нашето Слънце наистина да е погълнало планета от типа суперземя.

Това все още не е окончателно доказателство, че такова катастрофално събитие действително се е случило. Въпреки това резултатите представляват изключително обещаващ кандидат за липсващата ключова съставка в нашите слънчеви и звездни модели. Поради тази причина бъдещите теоретични и наблюдателни анализи в областта на астрономията е добре да имат предвид този сценарий.

„Нашата публикация поставя въпроса дали самото Слънце все още може да носи наблюдаеми доказателства за подобно поглъщане и ние вярваме, че това е напълно възможно,“ казва Йълдъз. „Следващата стъпка е да проверим дали тези химически и структурни ‘пръстови отпечатъци’ могат да бъдат независимо засечени от други астрономи.“