Superkompiuteriai atskleidžia raudonųjų milžinų paslaptis
Astronomai pagaliau išsprendė dešimtmečius trukusią paslaptį apie raudonuosius milžinus – kaip medžiaga iš jų giluminių sluoksnių pasiekia paviršių. Naudodami moderniausias superkompiuterių simuliacijas, mokslininkai nustatė, kad žvaigždžių sukimas vaidina svarbų vaidmenį maišant elementus per anksčiau neišaiškintą barjerą žvaigždės viduje.
Žvaigždžių sukimasis kaip pagrindinis veiksnys
Ilgą laiką mokslininkai stengėsi suprasti, kodėl raudonųjų milžinų paviršiuje keičiasi cheminė sudėtis. Šerdies branduolinės reakcijos keičia žvaigždės vidinę sudėtį, tačiau stabilus sluoksnis atskiria šią sritį nuo išorinio konvekcinio apvalkalo. Kaip medžiaga sugeba kirsti šį barjerą ir pasiekti paviršių, buvo neaišku.
Naujausiame tyrime, paskelbtame žurnale „Nature Astronomy“, Viktorijos universiteto Astronomijos tyrimų centro ir Minesotos universiteto mokslininkai rado atsakymą. Pagrindinis veiksnys yra žvaigždžių sukimasis, kuris leidžia elementams kirsti barjerą efektyviau nei manyta anksčiau.
Pažangios simuliacijos atskleidžia paslėptus procesus
Norėdami išsiaiškinti šį procesą, komanda pasinaudojo hidrodinaminėmis simuliacijomis, kurios modeliuoja, kaip medžiaga juda žvaigždžių viduje trijose dimensijose. Šios simuliacijos yra labai sudėtingos ir reikalauja galingų skaičiavimo sistemų, todėl atradimas įmanomas tik su naujausiais superkompiuterių pasiekimais.
„Iki šiol, nors žvaigždžių sukimasis buvo laikomas šio klausimo sprendimo dalimi, ribotos skaičiavimo galimybės neleido mums kiekybiškai patikrinti hipotezės“, – sako Falk Herwig, pagrindinis tyrėjas ir ARC direktorius. „Šios simuliacijos leidžia mums atskleisti mažus efektus ir suprasti, kas iš tikrųjų vyksta, padedant mums suprasti mūsų stebėjimus.“
Plačiau apie tyrimo reikšmę ir ateities tyrimus
Tyrime naudoti metodai pritaikomi ne tik astrofizikai. Tos pačios skaičiavimo strategijos gali padėti mokslininkams geriau suprasti skysčių judėjimą įvairiose sistemose, įskaitant vandenyno sroves, atmosferinius modelius ir kraujo tekėjimą. Herwig bendradarbiauja su šių sričių mokslininkais, kad sukurtų bendrus įrankius ir infrastruktūrą didelės apimties simuliacijoms.
Blouin planuoja toliau tyrinėti, kaip žvaigždžių sukimasis veikia skirtingas žvaigždžių rūšis. Ateities tyrimai nagrinės, kaip skirtingi sukimosi modeliai įtakoja maišymo efektyvumą ir ar panašūs procesai vyksta kituose žvaigždžių evoliucijos etapuose.
Šį tyrimą parėmė Kanados gamtos mokslų ir inžinerijos tyrimų taryba (NSERC), Nacionalinė mokslo fondacija (NSF) ir JAV Energetikos departamentas.
