太陽内部に惑星の痕跡が残っている可能性

英国王立天文学会月報に掲載された研究によれば、太陽には、その歴史の初期に岩石惑星を取り込んだ証拠が残っている可能性がある。研究者らは、若い太陽がスーパーアースをのみ込んだとするモデルなら、標準的な太陽進化計算では再現が難しかった複数の特徴を同時に再現できると述べている。

英国王立天文学会が9月13日に紹介したこの研究は、そのような惑星が存在したことや、のみ込まれたことを立証するものではない。提示するのは検証可能なシナリオだ。地球のおよそ5〜10倍の質量を持つ惑星が太陽の化学組成と内部構造を変え、その影響を数十億年後も検出できる可能性があるという。

エーゲ大学のムトル・ユルドゥズは、恒星進化計算コードMESAを使い、物質が太陽に落ち込むさまざまな履歴を比較した。得られたモデルは、太陽表面の振動から内部の状態を推定する日震学の測定結果と、観測された元素存在量に照らして検証された。不透明度、状態方程式、混合の扱いを変更する別の方法も検討された。

惑星を取り込むシナリオを用いることで、計算は、観測された太陽対流層の深さ、その下の領域での音速の微妙な違い、表面のリチウム存在量が異常に少ないことを再現しやすくなった。スーパーアース規模の天体に絞り込まれたのはモデル計算の結果であり、惑星が直接観測されたわけではない。

証拠には独立した検出が必要

提案された仕組みの出発点は、岩石惑星に含まれる、太陽とは化学組成の異なる物質だ。その物質が若い太陽に入った場合、輸送や混合によって元素が各層に再分配される過程で、太陽の組成が変わった可能性がある。研究者らはまた、落下する惑星が比較的わずかな質量しか失わずに太陽の外層を通過し、より深い領域に達して、長く残る痕跡を残せる可能性も計算で示した。

この考えは、スーパーアースが現在の水星軌道の内側で形成され、原始惑星系円盤の中を内側へ移動した可能性を示す先行研究につながる。太陽系には、他の恒星の周りでは一般的な、恒星に近い軌道を回るスーパーアースがない。しかし、その不在だけでは太陽がそうした惑星を取り込んだ証拠にはならない。先行研究が考えられる経路を示したのに対し、今回の研究は、その結果と太陽の現在の性質が整合するかどうかを問うものだ。

ユルドゥズは、次の段階は、予測された構造と化学組成の痕跡を、日震学的観測やその他の測定を通じて独立に探すことだと述べた。検出に成功すれば、惑星をのみ込んだという解釈が補強される。一方、検出できなければ、モデルの一部を絞り込んだり、排除したりできる可能性がある。

したがって、この研究は、消えた惑星の歴史を復元したと主張するのではなく、太陽に関する複数の謎が結び付いている可能性を示し、捉え直すものだ。その価値は、提案された内部の痕跡によって惑星の取り込みと太陽物理学上の他の変更とを区別できるか、そして他の研究者が結果を再現できるかにかかっている。