Sunce možda u svojoj unutrašnjosti skriva trag davnog susreta s planetom. Nova studija pokazuje da bi se neka odstupanja u modelima naše zvijezde mogla objasniti scenarijem u kojem je Sunce, dok je još bilo mlado, progutalo kameni planet nekoliko puta masivniji od Zemlje.
Riječ je o rezultatima računalnih modela, a ne o izravnom opažanju planeta koji je nekoć kružio oko Sunca. Istraživanje objavljeno u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society pokazuje kako bi takav događaj promijenio kemijski sastav i unutarnju strukturu zvijezde – promjene koje bi se možda mogle prepoznati u podacima helioseizmologije.
Zašto modeli Sunca nisu savršeni
Astronomi desetljećima uspoređuju standardne modele Sunčeve unutrašnjosti s mjerenjima koja se mogu izvesti iz titranja zvijezde. Ta mjerenja omogućuju izračun brzine širenja zvuka kroz različite slojeve Sunca i određivanje dubine njegove konvektivne zone, područja u kojem se vruća plazma neprestano diže i spušta.
Usporedbe pokazuju mala, ali ustrajna odstupanja između modela i opažanja. Usto, Sunce na svojoj površini ima manje litija nego što bi se očekivalo prema nekim modelima evolucije. Nijedan od tih problema sam po sebi ne upućuje na progutani planet, ali zajedno daju prostor za provjeru drukčijih scenarija.
Kako planet može završiti u zvijezdi
U mladom zvjezdanom sustavu orbite planeta još se mogu mijenjati zbog gravitacijskih susreta s drugim tijelima. Ako kameni planet izgubi dovoljno orbitalne energije, počinje se približavati zvijezdi. Pri prolasku kroz vanjske slojeve planeta ne mora ispariti u jednom trenutku. Dio materijala može se pomiješati s plazmom i postupno dospjeti dublje u zvjezdanu unutrašnjost.
Takav događaj razlikuje se od sudara dviju zvijezda. Planet ima premalu masu da bi vidljivo poremetio cijelu zvijezdu, ali količina stijena i metala koju unese može promijeniti kemiju pojedinih slojeva. Nakon milijuna ili milijardi godina površina Sunca mogla bi izgledati gotovo nepromijenjeno, dok bi unutarnja građa još čuvala posljedice.
Najbolje se uklapa planet nekoliko puta masivniji od Zemlje
Mutlu Yıldız izradio je niz modela Sunčeve evolucije u kojima se u ranoj fazi dodaje materijal kamenog planeta. Model koji najbolje odgovara kombinaciji helioseizmičkih podataka i količine litija dopušta da je Sunce progutalo tijelo mase oko 5,6 Zemljinih masa. Slični modeli prihvatljivi su i za planete mase između otprilike pet i deset Zemljinih masa.
U tim izračunima materijal planeta ne ostaje ravnomjerno raspoređen. Dio može završiti ispod konvektivne zone, gdje povećava neprozirnost plazme i mijenja način na koji se energija prenosi kroz zvijezdu. Time se mijenja i odnos između temperature, gustoće i brzine zvuka, pa model može bolje odgovarati stvarnim mjerenjima.
Planet takve mase astronomi bi svrstali u kategoriju super-Zemalja – tijela veća i masivnija od Zemlje, ali manja od planeta poput Neptuna. Kako se super-Zemlje razlikuju od ostalih egzoplaneta, objašnjeno je u našem ranijem vodiču, no u ovom je istraživanju naglasak na mogućem utjecaju super-Zemalja na zvijezdu domaćina.
Litij kao trag prošlosti
Litij je posebno koristan u ovom scenariju jer se lako uništava na temperaturama koje vladaju dublje u zvijezdi. Miješanje progutanog planetarnog materijala i promjena u kretanju plazme mogu utjecati na to koliko litija ostaje u vanjskim slojevima Sunca. Modeli s jednom ili više epizoda gutanja planeta uspoređeni su s opaženom količinom tog elementa.
To je ipak samo jedan dio slagalice. Na količinu litija utječu i početni sastav zvijezde, brzina njezine vrtnje te procesi miješanja koji nisu u potpunosti poznati. Rezultat zato ne treba tumačiti kao dokaz da je Sunce doista progutalo planet, nego kao hipotezu koja se može provjeravati neovisnim mjerenjima.
Kako bi se hipoteza mogla testirati
Preciznija helioseizmologija mogla bi otkriti slojeve u kojima se brzina zvuka i gustoća razlikuju od predviđanja standardnih modela. Astronomi mogu tražiti i kemijske tragove u Sunčevu spektru, premda bi takav potpis nakon dugog razdoblja mogao biti vrlo slab. Usporedba sličnih zvijezda različite dobi dodatno bi pokazala koliko su česti planetarni sudari.
Studija ne tvrdi da je u Sunčevu sustavu postojao točno određeni planet koji je nestao. Njezina je vrijednost u tome što povezuje dva problema – neslaganja u modelima Sunca i moguće događaje u ranoj povijesti planetarnog sustava. Ako buduća mjerenja potvrde takvu unutarnju anomaliju, u Suncu bi se mogao nalaziti kemijski zapis događaja starog više od četiri milijarde godina.
Usporedba s drugim zvijezdama slične mase mogla bi pomoći u odvajanju tog mogućeg potpisa od uobičajenih promjena koje prate starenje zvijezda. Ako se slične anomalije pokažu i kod drugih zvijezda s planetima blizu površine, hipoteza o gutanju planeta dobila bi širi kontekst. Ako izostanu, Sunce bi moglo biti poseban slučaj ili bi uzrok trebalo tražiti u fizici plazme.
Rad je objavljen u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a sažetak rezultata objavilo je i Kraljevsko astronomsko društvo.
