Астрономи вперше в історї розгадали 50-річну загадку еволюції червоних гігантів

Астрономи розкрили давню загадку червоних гігантів: нові високоточні комп’ютерні моделі показали, що саме обертання зір відіграє ключову роль у перенесенні матеріалу з їхніх надр до поверхні. Дослідження опубліковане в журналі Nature Astron­o­my і стало можливим завдяки сучасним суперкомп’ютерам.

Раніше науковці не могли пояснити, як продукти ядерних реакцій у центрі зір долають стабільний бар’єр між внутрішніми шарами та зовнішньою конвективною оболонкою. Саме це мало б пояснити зміни хімічного складу на поверхні, які спостерігаються у червоних гігантів.

Зріз модельованого внутрішнього простору червоного гіганта. Вируючі червоні візерунки свідчать про бурхливі рухи у зовнішній конвективній оболонці, тоді як спокійніший синій внутрішній простір показує бар’єрний шар, де домінують хвилі, а обертання значно посилює змішування. Джерело: UVic

Команда з Університету Вікторії та Університету Міннесоти показала, що обертання зір значно посилює хвилі всередині оболонки, які здатні переносити матеріал крізь бар’єр. За словами керівника дослідження Сімона Блуена, це природне пояснення спостережуваних змін у складі червоних гігантів.

Моделювання показало, що процес змішування може бути більш ніж у сто разів швидшим у зір, які обертаються, ніж у тих, що залишаються статичними. Чим швидше обертання, тим ефективніше відбувається перенесення елементів. Це відкриття важливе й для розуміння майбутньої еволюції Сонця, яке через мільярди років теж стане червоним гігантом.

Дослідження стало можливим завдяки новим суперкомп’ютерам, зокрема системі Tril­li­um у Канаді. Автори наголошують, що такі моделі не лише допомагають зрозуміти еволюцію зір, а й можуть застосовуватися для вивчення інших складних потоків у природі — від океанських течій до атмосферної динаміки.