- 太阳演化的新模型表明，年轻的太阳可能吞没了一个超级地球，在其对流区下方留下了化学指纹，这种化学指纹仍可能影响太阳的内部结构。
- 最好的模型倾向于超级地球范围内的吸积行星，并且一些解决方案表明其质量约为 5 至 10 个地球质量，同时提高了与日震测量和太阳异常锂丰度的一致性。
- 这种情况仍然是一个假设，而不是证明失踪的行星确实存在，但计算表明，一个致密的岩石世界可以深入年轻的太阳，并且不会被简单的空气动力烧蚀所摧毁。
太阳系可能曾经有一个比地球大几倍的世界，但现在已经不存在了。它可能会消失在太阳内部，而不是被喷射到星际空间或与另一颗行星相撞。
一项新的模型研究表明，这样的事件可能会在我们的恒星内部留下足够深的化学指纹，使其能够存活数十亿年。研究人员发现，在年轻太阳模型中添加超级地球冷却可以改善标准太阳模型同时再现的多项测量结果的拟合度。
研究表明在 英国皇家天文学会每月通知由 Mutlu Yildiz 教授领导 埃格大学 在土耳其。通过对恒星演化的计算，研究小组研究了行星吞噬的物质是否会改变太阳的内部成分、声速分布、对流区深度和表面丰度。
耶尔迪兹说：“我们的新研究表明，一颗质量是地球数倍的行星可能落入年轻的太阳，并在其深处留下永久的化学印记。”
太阳从来没有完全达到它的模型
科学家比任何其他恒星都更了解太阳，因为它的质量、半径、光度和年龄可以非常精确地测量。日震学通过利用太阳表面的振动来了解恒星深处的情况，提供了一种更强大的探测器。
这些测量揭示了持续存在的问题。标准太阳模型不能完全代表观测到的太阳对流区下的声速，并且在再现太阳表面的成分时，它们很难匹配该区域的测量深度。
锂提出了另一个难题。形成太阳系的材料所含的锂比现代太阳大气中的锂多得多。光球层目前的丰度比最初的估计低两个数量级以上，这表明来自太阳表面的物质必须被转移到锂被破坏的较热层。
研究人员提出改变透明度、扩散、对流、湍流和其他内部过程来解释这些差异。耶尔迪兹和同事转而询问太阳当前的一些结构是否可以保留行星形成的影响。
“我们感兴趣的是这些问题在太阳的早期化学历史中是否有共同的起源，”耶尔迪兹说。
一颗失落的行星可以改变年轻的太阳
这个想法是基于我们行星系统的一个有趣的特征。超级地球是比地球大但比海王星小的世界，在其他恒星周围很常见，但太阳系中没有。
先前的理论工作表明，超级地球可能在内太阳系中形成，并通过原始气盘向太阳行进。在有利的条件下，这样的行星可以向内旋转，直到被太阳覆盖。
一项新的研究询问太阳本身是否可以持有此类事件的证据。研究人员利用 MESA 演化代码创建了非标准太阳模型，其中在太阳早期演化过程中添加了具有不同化学成分的材料。
行星的形成自然地分离了物质。岩石天体集中了重元素，而原行星盘中残留的气体中这些元素相对贫乏。因此，这些不同成分在不同阶段的积累可以在年轻恒星内形成化学层。
在该团队最喜欢的情况下，富含金属的行星物质最终会出现在太阳对流区下方。这种局部浓缩改变了不透明度和内部结构，足以使计算出的太阳更接近于日震观测。
模型指向超级地球
成功的计算并不支持任意小的小行星或像木星这样的巨大行星。他们一再暗示存在一个超级地球政权。
该小组的几个最合适的模型倾向于岩石行星物质，其质量相当于大约 4.6 到 5.8 个地球质量。在各种模型中，优选的解决方案通常分布在大约 5 到 10 个地球质量的范围内。
研究人员还测试了他们改进的结果是否可能仅仅反映了更复杂模型的更大灵活性。使用不同的湍流混合和对流参数化的替代模型改进了一些测量，但没有与首选下降估计达成普遍一致。
耶尔迪兹说：“我们认为行星吸积可能会影响太阳结构，但我们没想到这些估计会集中在如此大的、特定的地球质量范围内。” “这是这项研究中最有趣的结果之一。”
锂提供了额外的限制。计算可以显示，当锂材料较差且随后的混合不足以去除对流区下方的重元素层时，太阳的锂会严重耗尽。
岩石行星真的能在沉没中幸存下来吗？
关键问题是超级地球是否能够进入太阳足够远的地方以形成所提议的化学层，而不是简单地在表面附近蒸发。
研究人员进行了结合行星结构、罗氏瓣稳定性、阻力和空气动力学消融的一阶评估。他们的计算表明，一颗致密的岩石行星在从太阳的对流包层下降时可能会被压缩，仅通过传统的空气动力侵蚀仅损失很少的质量。
压力的增加使行星收缩并减少了受到阻力的横截面积。即使在选择使侵蚀相对有效的假设下，经典的阻力和烧蚀也不会在行星到达对流包层底部之前破坏大量的岩石物质。
这并不意味着超级地球将不变地沉入太阳。冲击加热、碎裂、潮汐力、流体动力学不稳定和极端融化可能很重要，但该研究并未详细模拟所有这些过程。
相反，计算发现简单的空气动力烧蚀造成的快速破坏并非不可避免。需要更复杂的流体动力学模型来准确确定这样的行星如何以及在何处分裂。
太阳可以保护被毁灭世界的证据
结果并不能证明太阳系曾经存在过一个超级地球，也不能证明太阳吞没了它。行星坍缩仍然是太阳模型与观测结果之间差异的可能解释，并且拟议的内部化学结构需要独立测试。
日震学提供了最有希望的机会，因为声波探测的是无法直接观察到的层。未来的测量可能会确定预测的结构指纹是否确实存在于对流区下方。
耶尔迪兹说：“之前的研究表明，超级地球可能已经形成并迁移到年轻的太阳。” “我们的论文询问太阳本身是否仍然有可观察到的证据表明它实际上是这样下降的，我们相信它可能如此。”
如果这个签名最终得到证实，太阳系失落的行星之一可能根本就不会消失。它的遗骸可能已经隐藏在太阳内部超过四十亿年了。
深入挖掘行星覆盖范围和丢失的超级太阳地球
这些研究探讨了行星如何撞击恒星、这些事件如何改变恒星的化学成分，以及为什么太阳系可能失去了一个超级地球。
双星中行星覆盖的特征：确定行星侵入如何改变恒星不可燃元素的成分以及恒星成分如何决定这些特征的寿命。 （英国皇家天文学会月度通知，2023 年）