Man nimmt an, dass die Sonne früh in ihrer Geschichte einen Planeten von der Größe einer Super-Erde verschluckt haben könnte. Jetzt ist eine neue Studie einen Schritt weiter gegangen, indem sie vorschlägt, dass ein solches Ereignis nachweisbare Spuren im Inneren unseres Sterns hinterlassen haben könnte, die noch heute sichtbar sein könnten. Diese Idee einer messbaren Signatur oder „Fingerabdrücke“ im heutigen Sonneninneren wurde in einer heute in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Forschung untersucht.

Professor Mutlu Yildiz von der Ege-Universität in der Türkei sagte: „Unsere neue Studie legt nahe, dass ein Planet, der mehrere Male massereicher ist als die Erde, in die junge Sonne gefallen sein und einen dauerhaften chemischen Abdruck tief in ihrem Inneren hinterlassen haben könnte.“ Durch die Modellierung der Sonnenentwicklung und den Vergleich der Ergebnisse mit präzisen Beobachtungen ihres Inneren finden wir, dass das Verschlucken einer Super-Erde helfen könnte, langjährige Unterschiede zwischen Standard-Sonnenmodellen und Beobachtungen zu erklären, einschließlich subtiler Veränderungen in der inneren Struktur der Sonne und ihrer verarmten Lithium-Häufigkeit. Forscher fanden auch, dass eine solche Welt ihren Durchgang durch die äußeren Schichten der Sonne überleben könnte, während sie sehr wenig Masse verliert, was darauf hindeutet, dass Planeten lange nach ihrem Verschwinden nachweisbare Fingerabdrücke in ihren Wirtssternen hinterlassen können. Seit vielen Jahren haben Sonnenmodelle, die auf der Standardphysik der Sternentwicklung basieren, Schwierigkeiten, einige helio-seismische Beobachtungen gleichzeitig zu reproduzieren, insbesondere die Schallgeschwindigkeitsstruktur direkt unter der Konvektionszone und die Tiefe der solaren Konvektionszone.

Gleichzeitig zeigt die Sonne eine starke und gut bekannte Verarmung von Lithium an ihrer Oberfläche. Wir waren daran interessiert, ob diese Probleme einen gemeinsamen Ursprung in der frühen chemischen Geschichte der Sonne haben könnten, erklärte Professor Yildiz. Junge Sterne sind von protoplanetaren Scheiben umgeben, wo erhebliche Mengen an Material zwischen der Scheibe und dem Stern wandern können.

Da Planeten aus Material bestehen, das chemisch vom Gas in der Scheibe verschieden ist, fragten wir uns, ob das frühe Verschlucken eines Planeten eine chemische Signatur im Inneren der jungen Sonne hinterlassen könnte. Die Forscher nutzten den MESA-Sternentwicklungs-Code, um ihre Idee zu testen. Sie untersuchten verschiedene Akkretionsgeschichten und verglichen die resultierenden Sonnenmodelle mit helio-seismischen Constraints und Oberflächenhäufigkeiten, während sie auch alternative Erklärungen testeten, die die Zustandsgleichung, Opazität und verschiedene Vorschriften für turbulentes und konvektives Mischen betrafen.

Ihre Ergebnisse favorisieren ein Szenario, in dem die junge Sonne eine Super-Erde mit etwa dem 5-10-fachen der Erdmasse verschluckte. Wichtig ist, dass ihre Modellierung nicht nur ein Rätsel erklärt. Sie stimmt gleichzeitig mit mehreren unabhängigen Messungen der Sonne überein, einschließlich Beobachtungen ihres Inneren und ihrer ungewöhnlich niedrigen Lithium-Häufigkeit.

Wir dachten, planetares Verschlucken könnte die Sonnenstruktur beeinflussen, aber wir erwarteten nicht, dass die Berechnungen auf einen so spezifischen Super-Erde-Massenbereich konvergieren würden, sagte Professor Yildiz. Das war eines der interessantesten Ergebnisse der Studie. Er fügte hinzu, dass es zwar vielleicht nicht möglich sein mag, definitiv zu beweisen, dass die Sonne einen Planeten verschluckt hat, wenn die vorhergesagte strukturelle und chemische Signatur jedoch unabhängig durch helio-seismische oder andere Beobachtungen identifiziert werden könnte, würde dies starke Beweise für ein solches Ereignis liefern, das vor Milliarden von Jahren stattfand.

Astronomen fragen sich seit langem, warum viele andere Sternensysteme große Super-Erden zu haben scheinen, während unseres keine hat. Die neue Studie zitiert frühere Forschungen von vor einem Jahrzehnt von Martin & Livio (2016), die vorschlugen, dass eine oder mehrere Super-Erden innerhalb der Merkurbahn gebildet und durch die Gas-Scheibe nach innen migriert sein könnten, potenziell in die junge Sonne fallend. Allerdings, obwohl diese Forschung einen theoretischen Pfad für ein Verschluckungsereignis bot, erforderte sie nicht, dass ein solcher Planet letztendlich von unserem Stern verschluckt wurde.

Die frühere Arbeit schlug vor, dass eine Super-Erde gebildet und in die junge Sonne migriert sein könnte. Unser Papier fragt, ob die Sonne selbst noch...