Μια νέα μελέτη υποδεικνύει ότι ο Ήλιος μπορεί να διατηρεί ακόμη στο εσωτερικό του τα ίχνη μιας «πλανητικής κατάποσης» που συνέβη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Είναι πιθανό ο Ήλιος, στα πρώτα στάδια της ζωής του, να κατάπιε έναν πλανήτη με μάζα αρκετές φορές μεγαλύτερη από εκείνη της Γης. Σύμφωνα με νέα μελέτη, ένα τέτοιο γεγονός θα μπορούσε να έχει αφήσει πίσω του ένα διακριτό χημικό και δομικό «αποτύπωμα» στο εσωτερικό του άστρου μας, το οποίο ενδέχεται να είναι ακόμη ανιχνεύσιμο σήμερα.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, εξετάζει κατά πόσο μια τέτοια πλανητική κατάποση θα μπορούσε να εξηγήσει ορισμένες από τις διαφορές που εξακολουθούν να υπάρχουν ανάμεσα στα θεωρητικά μοντέλα για το εσωτερικό του Ήλιου και στις παρατηρήσεις.
«Η νέα μας μελέτη δείχνει ότι ένας πλανήτης με μάζα αρκετές φορές μεγαλύτερη από εκείνη της Γης, μπορεί να έπεσε στον νεαρό Ήλιο και να άφησε ένα διαρκές χημικό αποτύπωμα βαθιά στο εσωτερικό του», δήλωσε ο καθηγητής Mutlu Yildiz του Πανεπιστημίου Ege στην Τουρκία.
«Μοντελοποιώντας την εξέλιξη του Ήλιου και συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με τις ακριβείς παρατηρήσεις του εσωτερικού του, διαπιστώσαμε ότι η κατάποση μιας υπερ-Γης θα μπορούσε να συμβάλει στην εξήγηση ορισμένων μακροχρόνιων διαφορών μεταξύ των πρότυπων ηλιακών μοντέλων και των παρατηρήσεων. Σε αυτές περιλαμβάνονται λεπτές διαφοροποιήσεις στην εσωτερική δομή του Ήλιου, αλλά και η ασυνήθιστα χαμηλή παρουσία λιθίου.»
Ένα πλανητικό «αποτύπωμα» στον Ήλιο
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι ένας πλανήτης αυτού του μεγέθους, θα μπορούσε να διασχίσει τα εξωτερικά στρώματα του νεαρού Ήλιου χωρίς να χάσει σημαντικό μέρος της μάζας του. Αυτό σημαίνει ότι, ακόμη και αν ένας πλανήτης εξαφανιστεί μέσα στο άστρο του, τα χημικά στοιχεία που περιείχε μπορεί να παραμείνουν στο εσωτερικό του και να αφήσουν ένα ανιχνεύσιμο ίχνος για δισεκατομμύρια χρόνια.
Για πολλά χρόνια, τα πρότυπα ηλιακά μοντέλα, τα οποία βασίζονται στην καθιερωμένη φυσική της αστρικής εξέλιξης, δυσκολεύονται να αναπαραγάγουν ταυτόχρονα ορισμένα από τα χαρακτηριστικά που αποκαλύπτει η ηλιοσεισμολογία. Ένα από τα προβλήματα αφορά τη μεταβολή της ταχύτητας του ήχου στην περιοχή ακριβώς κάτω από τη ζώνη μεταφοράς του Ήλιου, ενώ ένα άλλο σχετίζεται με το βάθος της ίδιας της ζώνης μεταφοράς. Παράλληλα, ο Ήλιος παρουσιάζει πολύ μικρό ποσοστό λιθίου στην επιφάνειά του σε σχέση με τις αναμενόμενες τιμές.
«Αναρωτηθήκαμε αν αυτά τα προβλήματα θα μπορούσαν να έχουν κοινή προέλευση στην πρώιμη χημική ιστορία του Ήλιου», εξηγεί ο καθηγητής Yildiz.
Τα νεαρά άστρα περιβάλλονται από πρωτοπλανητικούς δίσκους, μέσα στους οποίους σχηματίζονται πλανήτες και από τους οποίους μπορεί να μεταφέρεται σημαντική ποσότητα ύλης προς το άστρο. Το υλικό των πλανητών, ωστόσο, έχει διαφορετική χημική σύσταση από εκείνη του αερίου που περιβάλλει το άστρο.
«Εφόσον οι πλανήτες αποτελούνται από υλικό που είναι χημικά διαφορετικό από το αέριο του δίσκου, αναρωτηθήκαμε αν η κατάποση ενός πλανήτη στα πρώτα στάδια της ζωής του Ήλιου θα μπορούσε να είχε αφήσει ένα χημικό αποτύπωμα στο εσωτερικό του», προσθέτει ο Yildiz.
Μια υπερ-Γη πέντε έως δέκα φορές μεγαλύτερη από τη Γη
Για να εξετάσουν αυτή την υπόθεση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον κώδικα MESA, ένα υπολογιστικό εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση της αστρικής εξέλιξης.
Οι επιστήμονες δοκίμασαν διαφορετικά σενάρια προσθήκης ύλης στον νεαρό Ήλιο και συνέκριναν τα μοντέλα που προέκυψαν με τις ηλιοσεισμολογικές παρατηρήσεις και τις μετρήσεις της χημικής σύστασης της ηλιακής επιφάνειας. Παράλληλα, εξέτασαν και άλλες πιθανές εξηγήσεις, που σχετίζονται μεταξύ άλλων με την καταστατική εξίσωση της ύλης, την αδιαφάνεια και τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιείται η τυρβώδης και μεταγωγική ανάμειξη στο εσωτερικό του άστρου.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα δεδομένα ταιριάζουν καλύτερα με ένα σενάριο στο οποίο ο νεαρός Ήλιος κατάπιε έναν πλανήτη τύπου υπερ-Γης, με μάζα περίπου 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της Γης.
Το ενδιαφέρον είναι ότι το συγκεκριμένο σενάριο δεν φαίνεται να εξηγεί μόνο ένα από τα προβλήματα των ηλιακών μοντέλων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, μπορεί να αναπαραγάγει ταυτόχρονα αρκετές ανεξάρτητες παρατηρήσεις του Ήλιου, μεταξύ των οποίων χαρακτηριστικά της εσωτερικής του δομής και την ασυνήθιστα χαμηλής ποσότητας λιθίου.
«Πιστεύαμε ότι η κατάποση ενός πλανήτη θα μπορούσε να επηρεάσει τη δομή του Ήλιου, αλλά δεν περιμέναμε οι υπολογισμοί να συγκλίνουν σε ένα τόσο συγκεκριμένο εύρος μάζας για μια υπερ-Γη», δήλωσε ο Yildiz. «Αυτό ήταν ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα της μελέτης.»
Υπάρχουν και άλλα πλανητικά συστήματα με υπερ-Γαίες
Η πιθανότητα ο Ήλιος να είχε κάποτε έναν τέτοιο πλανήτη δεν είναι εντελώς νέα ιδέα. Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει ότι πολλά άλλα πλανητικά συστήματα περιλαμβάνουν μεγάλους βραχώδεις πλανήτες, γνωστούς ως υπερ-Γαίες. Το δικό μας Ηλιακό Σύστημα, αντίθετα, δεν διαθέτει σήμερα κανέναν πλανήτη αυτής της κατηγορίας.
Πριν από περίπου μία δεκαετία, οι Martin και Livio είχαν προτείνει ότι μία ή περισσότερες υπερ-Γαίες θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί στην περιοχή που σήμερα καταλαμβάνει το εσωτερικό τμήμα του Ηλιακού Συστήματος, ακόμη και στο εσωτερικό της τροχιάς του Ερμή. Οι πλανήτες αυτοί θα μπορούσαν στη συνέχεια να είχαν μεταναστεύσει προς το εσωτερικό μέσω του αέριου δίσκου που περιέβαλλε τον νεαρό Ήλιο και ενδεχομένως να είχαν καταλήξει στο άστρο.
Η προηγούμενη έρευνα, ωστόσο, περιέγραφε απλώς έναν πιθανό μηχανισμό σχηματισμού και μετανάστευσης. Δεν αποδείκνυε ότι ένας τέτοιος πλανήτης πράγματι καταβροχθίστηκε από τον Ήλιο.
«Η προηγούμενη εργασία πρότεινε ότι μια υπερ-Γη θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί και να είχε μεταναστεύσει προς τον νεαρό Ήλιο. Η δική μας μελέτη εξετάζει αν ο ίδιος ο Ήλιος θα μπορούσε να διατηρεί ακόμη παρατηρήσιμα στοιχεία ότι μια τέτοια κατάποση συνέβη πράγματι, και πιστεύουμε ότι αυτό είναι πιθανό», σημειώνει ο Yildiz.
Ο Όμιλος Φίλων Αστρονομίας στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης: facebook, instagram, x, tiktok, youtube
Μπορούμε να αποδείξουμε ότι ο Ήλιος κατάπιε έναν πλανήτη;
Οι ερευνητές τονίζουν ότι τα αποτελέσματα δεν αποτελούν απόδειξη πως ο Ήλιος πράγματι κατάπιε έναν πλανήτη. Παρέχουν, όμως, ένα σενάριο που μπορεί να ελεγχθεί με μελλοντικές παρατηρήσεις.
Εάν οι προβλεπόμενες αλλαγές στην εσωτερική δομή και τη χημική σύσταση του Ήλιου μπορούσαν να εντοπιστούν ανεξάρτητα, μέσω της ηλιοσεισμολογίας ή άλλων παρατηρησιακών μεθόδων, θα αποτελούσαν ισχυρή ένδειξη ότι ένα τέτοιο γεγονός συνέβη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
«Μπορεί να μην είναι δυνατό να αποδείξουμε οριστικά ότι ο Ήλιος κατάπιε έναν πλανήτη», δήλωσε ο καθηγητής Yildiz. «Αν όμως μπορέσουμε να εντοπίσουμε ανεξάρτητα την προβλεπόμενη δομική και χημική υπογραφή, αυτό θα αποτελούσε ισχυρή ένδειξη ότι ένα τέτοιο γεγονός συνέβη στο μακρινό παρελθόν.»
Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι να εξεταστεί αν αυτά τα πλανητικά «αποτυπώματα» μπορούν πράγματι να ανιχνευθούν. «Το επόμενο βήμα είναι να διαπιστώσουμε αν αυτά τα αποτυπώματα μπορούν να εντοπιστούν ανεξάρτητα.»
Η δημοσίευση στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society