В ранней Солнечной системе существовала крупная каменистая планета, которая приблизилась к Солнцу и была поглощена звездой. Новые расчёты показывают, что поглощение суперземли массой от пяти до десяти земных масс объясняет одновременно несколько аномалий во внутреннем строении Солнца.

Астрофизик Мутлу Йылдыз из Эгейского университета использовал программу MESA для моделирования ранней эволюции Солнца. В расчётах молодая звезда сначала поглощала богатое тяжёлыми элементами вещество гипотетической планеты, затем получала обеднённый металлами газ из протопланетного диска, состав которого изменился в процессе формирования планет.

Лучшее совпадение с наблюдениями дала модель, в которой Солнце поглотило суперземлю массой примерно 5,6 земных масс. Йылдыз назвал её Dev Dilek.

Планетное вещество в модели прошло через внешнюю конвективную оболочку и скопилось глубже, под конвективной зоной. Повышенная концентрация тяжёлых элементов изменила прозрачность солнечного вещества и внутреннюю структуру звезды. Это позволило модели лучше соответствовать данным гелиосейсмологии — методу изучения недоступных слоёв Солнца через акустические волны.

Стандартные модели Солнца содержат расхождения с наблюдениями: рассчитанная скорость звука под конвективной зоной немного ниже измеренной, и положение нижней границы конвективной зоны не полностью совпадает. Йылдыз проверил альтернативные способы описания прозрачности, уравнения состояния и модели турбулентного перемешивания. Эти поправки улучшали результат лишь частично. Добавление поглощённого планетного вещества дало более близкое совпадение по нескольким параметрам сразу.

Вторая загадка касается лития. На поверхности Солнца намного меньше лития, чем предполагается для вещества, из которого сформировалась Солнечная система. Модель воспроизводит наблюдаемое истощение лития, если погибшая планета содержала мало этого элемента и имела массу от 4,6 до 5,8 земных масс. Совпадение этого диапазона с массой из гелиосейсмических данных — один из главных аргументов в пользу сценария.

Расчёты показывают, что компактная каменистая суперземля могла пройти сквозь конвективную оболочку молодого Солнца почти без потери массы. Аэродинамическое сопротивление не помешало бы планете доставить тяжёлые элементы достаточно глубоко, и химический след сохранился бы в структуре звезды миллиарды лет.

Идея потерянной суперземли не новая. В 2016 году астрономы Ребекка Мартин и Марио Ливио предположили, что крупные планеты могли сформироваться во внутренней части Солнечной системы, затем мигрировать к звезде через газовый диск и упасть на Солнце.

Сценарий интересен из-за необычной архитектуры современной Солнечной системы. Возле многих других звёзд обнаруживают суперземли на тесных орбитах, тогда как возле Солнца их нет, а внутренние области остаются пустыми. Поглощение ранней суперземли объясняет одновременно отсутствие планет во внутренней системе и особенности структуры Солнца.

Исследование не доказывает, что суперземля действительно существовала. Оно показывает, что подобный сценарий физически возможен и лучше согласует модель звезды с независимыми наблюдениями. Для проверки потребуется обнаружить предсказанный химический и структурный след внутри Солнца и отделить его влияние от других процессов перемешивания вещества.