太陽モデルは飲み込まれたスーパーアースを支持、直接証拠は未確認

太陽は、進化モデルの小さな欠陥が分かるほど精密に測られている。標準計算は、外側の対流層直下の音速構造、その層の深さ、表面の一部の元素量を同時に再現しにくい。新しい研究は、このずれの一部が、重元素に富む惑星が若い太陽へ落ちた記憶ではないかと問うた。

エーゲ大学のMutlu Yıldızは恒星進化コードMESAで、物質交換を二段階に分けて模擬した。最初に惑星と解釈する重元素の多い物質が入り、その後、惑星形成円盤に残った重元素の少ないガスが降り積もる。降着履歴、乱流混合、ほかのパラメーターを変え、各太陽モデルを、恒星内部を探る振動である日震学の測定と、表面で観測された元素量に照らした。

試したモデル群では、惑星の取り込みと乱流混合を組み合わせたものが最もよく合った。第一候補は地球質量の約5.6倍の惑星に相当し、近いモデルは5～10倍を選んだ。計算では、溶けた物質が対流層の下に重元素の多い領域を作る。これが不透明度と内部の成層を変え、模擬した音速分布と対流層の底を太陽から推定した値へ近づけた。

表面のリチウム不足を再現するには特定の条件も必要だった。取り込む物質がリチウムに乏しくなければならず、この指標に最も合うモデルは地球質量の4.6～5.8倍を用いた。取り込みを含まず、混合パラメーターを調整できる対照モデルも一部のずれを改善した。追加の自由度を罰するベイズ情報量規準でも取り込み案が優位だったが、この比較は実装した選択肢を順位づけるもので、あらゆる物理過程を排除するものではない。

別の計算では、高密度の岩石惑星が太陽の対流層を通過できるかを調べた。圧力によって変わる惑星構造と、古典的な空気力学的抵抗・アブレーションだけを考えると、質量損失は小さかった。ただし、衝撃波、破砕、不安定性、三次元的な溶解は一次元モデルに含まれない。この簡略計算を生き残れることは筋書きの可能性を示すだけで、実際に起きた証拠ではない。

仮説は、日震構造、表面組成、リチウムという現在の三つの手掛かりを、太陽系初期の共通する化学史へ結びつける。次の検証は独立でなければならない。同じ適合度を改善するために選ぶのではなく、予測された濃集層や別の特徴を探す必要がある。それまでは地球5～10個分という値を、シミュレーションで最もよく働く質量範囲と読み、失われた惑星の測定値と見なすべきではない。