On pense que le Soleil a pu engloutir une planète de la taille d'une super-Terre au début de son histoire. Maintenant, une nouvelle étude va plus loin en suggérant qu'un tel événement a pu laisser des indices détectables à l'intérieur de notre étoile, qui pourraient encore être visibles aujourd'hui. Cette idée d'une signature mesurable ou d'« empreintes digitales » à l'intérieur du Soleil actuel a été explorée par une recherche publiée aujourd'hui dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Le professeur Mutlu Yildiz, de l'Université d'Ege en Turquie, a déclaré : « Notre nouvelle étude suggère qu'une planète plusieurs fois plus massive que la Terre a pu tomber dans le jeune Soleil et laisser une empreinte chimique durable au plus profond de lui. » En modélisant l'évolution du Soleil et en comparant les résultats avec des observations précises de son intérieur, nous trouvons que l'ingestion d'une super-Terre pourrait aider à expliquer les différences de longue date entre les modèles solaires standards et les observations, y compris des changements subtils dans la structure interne du Soleil et son abondance en lithium appauvrie. Les chercheurs ont également découvert qu'un tel monde pourrait survivre à son passage à travers les couches externes du Soleil en perdant très peu de masse, ce qui suggère que les planètes peuvent laisser des empreintes digitales détectables à l'intérieur de leurs étoiles hôtes longtemps après avoir disparu. Pendant de nombreuses années, les modèles solaires basés sur la physique standard de l'évolution stellaire ont eu du mal à reproduire simultanément certaines observations héliosismiques, en particulier la structure de la vitesse du son juste en dessous de la zone de convection et la profondeur de la zone de convection solaire.

Dans le même temps, le Soleil montre un appauvrissement fort et bien connu en lithium à sa surface. Nous étions intéressés de savoir si ces problèmes pourraient avoir une origine commune dans l'histoire chimique précoce du Soleil, a expliqué le professeur Yildiz. Les jeunes étoiles sont entourées de disques protoplanétaires, où des quantités substantielles de matière peuvent se déplacer entre le disque et l'étoile.

Puisque les planètes sont faites de matière chimiquement différente du gaz dans le disque, nous nous sommes demandé si l'engouffrement précoce d'une planète aurait pu laisser une signature chimique à l'intérieur du jeune Soleil. Les chercheurs ont utilisé le code d'évolution stellaire MESA pour tester leur idée. Ils ont exploré différents historiques d'accrétion et comparé les modèles solaires résultants avec des contraintes héliosismiques et des abondances de surface, tout en testant également des explications alternatives impliquant l'équation d'état, l'opacité et différentes prescriptions pour le mélange turbulent et convectif.

Leurs résultats favorisent un scénario dans lequel le jeune Soleil a englouti une super-Terre d'environ 5 à 10 fois la masse de la Terre. Fait important, leur modélisation n'explique pas seulement un puzzle. Elle correspond simultanément à plusieurs mesures indépendantes du Soleil, y compris les observations de son intérieur et son abondance en lithium inhabituellement faible.

Nous pensions que l'engouffrement planétaire pourrait affecter la structure solaire mais ne nous attendions pas à ce que les calculs convergent vers une plage de masse de super-Terre aussi spécifique, a déclaré le professeur Yildiz. C'était l'un des résultats les plus intéressants de l'étude. Il a ajouté que s'il n'est peut-être pas possible de prouver définitivement que le Soleil a avalé une planète, si la signature structurelle et chimique prédite pouvait être identifiée indépendamment par des observations héliosismiques ou autres, cela fournirait de solides preuves d'un tel événement il y a des milliards d'années.

Les astronomes se demandent depuis longtemps pourquoi de nombreux autres systèmes stellaires semblent avoir de grandes super-Terres, alors que le nôtre n'en a aucune. La nouvelle étude cite des recherches antérieures d'il y a une décennie par Martin & Livio (2016), qui suggéraient qu'une ou plusieurs super-Terres auraient pu se former à l'intérieur de l'orbite de Mercure et migrer vers l'intérieur à travers le disque de gaz, tombant potentiellement dans le jeune Soleil. Cependant, bien que cette recherche ait fourni une voie théorique pour un événement d'engouffrement, elle n'exigeait pas qu'une telle planète soit finalement avalée par notre étoile.

Le travail antérieur proposait qu'une super-Terre aurait pu se former et migrer dans le jeune Soleil. Notre article demande si le Soleil lui-même pourrait encore...