Астрофизики из университетов Виктории (Канада) и Миннесоты (США) решили давнюю загадку эволюции красных гигантов. С помощью мощного компьютерного моделирования они выяснили, что вращение звезды позволяет веществу из ядра преодолевать стабильный внутренний слой и достигать поверхности, меняя её химический состав. Работа опубликована в Nature Astronomy.
В чём была загадка?
Красные гиганты — крупнейшие звёзды, в конце жизни они сбрасывают внешние оболочки и превращаются в белые карлики (эта судьба ждёт и наше Солнце). На поверхности этих звёзд наблюдаются изменения химического состава, связанные с ядерными реакциями в ядре. Но между ядром и внешней конвективной оболочкой есть стабильный слой, который должен препятствовать перемешиванию. Как вещество преодолевает этот барьер, долгое время оставалось неясным.
Что выяснили?
Ключевую роль играет вращение звезды. Компьютерное моделирование нового поколения показало:
- Вращение значительно повышает эффективность перемешивания вещества за барьером.
- Чем быстрее вращается звезда, тем сильнее перемешивание.
- Вращение может увеличить скорость перемещения более чем в 100 раз по сравнению с невращающимися звёздами.
«Вращение звезд играет ключевую роль и даёт естественное объяснение наблюдаемым химическим особенностям типичных красных гигантов», — говорит ведущий исследователь Саймон Блуэн.
Как удалось это вычислить?
Раньше ограниченные вычислительные возможности не позволяли количественно проверить гипотезу о роли вращения. Сейчас учёные использовали:
- Суперкомпьютеры Техасского центра передовых вычислений.
- Кластер Trillium в SciNet при университете Торонто.
Трёхмерное моделирование с высоким разрешением позволило выявить тонкие эффекты, которые раньше были недоступны.
Вывод: разгадка эволюции красных гигантов оказалась связана с вращением. Эта, казалось бы, простая характеристика определяет, как вещество из ядра поднимается к поверхности, меняя химический облик звезды. Открытие — важный шаг в понимании того, как живут и умирают самые крупные звёзды Вселенной.