Трехмерное моделирование объяснило, почему меняется состав поверхности красных гигантов

Исследователи из Университета Виктории и Миннесотского университета определили физический механизм, объясняющий изменения химического состава на поверхности красных гигантов. Трехмерное гидродинамическое моделирование показало, что вращение звезд многократно усиливает перемешивание вещества между ядром и внешними слоями.

Красные гиганты образуются, когда звезды солнечного типа исчерпывают водородное топливо в ядре и расширяются до размеров, превышающих исходные в сотни раз. С 1970-х годов астрономы фиксируют на поверхности таких звезд изменение соотношения изотопов углерода-12 и углерода-13, что указывает на поступление вещества из глубинных слоев. Между ядром и конвективной оболочкой располагается стабильный радиационный слой, который препятствует прямому переносу материи.

Ранее предполагалось, что внутренние гравитационные волны, порождаемые турбулентностью во внешней оболочке, способны переносить вещество через этот барьер. Однако расчеты показывали крайне низкую эффективность такого механизма. Согласно новым данным, вращение звезды увеличивает интенсивность перемешивания более чем в 100 раз по сравнению с невращающимися моделями.

Вычисления проводились на мощностях Техасского центра передовых вычислений и суперкомпьютерном кластере Trillium, введенном в эксплуатацию в августе 2025 года в вычислительном центре SciNet Университета Торонто. По словам руководителя проекта Фалька Хервига, это наиболее ресурсоемкое моделирование звездной конвекции и внутренних гравитационных волн на сегодняшний день.

Источник: Interesting Engineering