Supercomputerele au rezolvat un mister cosmic vechi de 50 de ani

Astronomii au descifrat, în sfârșit, un mister vechi de decenii despre stelele gigante roșii, mai exact modul în care materia din interiorul lor profund ajunge la suprafață.

Folosind simulări de ultimă generație pe supercomputere, cercetătorii au descoperit că rotația stelară joacă un rol crucial în amestecarea elementelor peste o barieră din interiorul stelei, care până acum nu putea fi explicată.

• O structură bizară de pe Marte seamănă cu o piramidă egipteană antică
• Razele X ale unei stele gigante, explicate în sfârșit după 50 de ani

Progresele recente în supercomputere au permis oamenilor de știință să abordeze o întrebare veche din astronomie. Cercetătorii au încercat să înțeleagă de ce compoziția chimică de la suprafața stelelor gigante roșii se schimbă pe măsură ce acestea evoluează.

Timp de mulți ani, oamenii de știință s-au străduit să facă legătura între ceea ce se întâmplă în adâncurile unei gigante roșii și ceea ce se observă la suprafața sa. Reacțiile nucleare din nucleu schimbă compoziția internă a stelei, dar un strat stabil separă această regiune de învelișul convectiv exterior.

Modul în care materia reușește să traverseze această barieră pentru a ajunge la suprafață a rămas neclar până acum. Într-un nou studiu publicat în Nature Astronomy, cercetătorii de la Centrul de Cercetare în Astronomie (ARC) al Universității din Victoria (UVic) și de la Universitatea din Minnesota au găsit în sfârșit răspunsul.

Rotația stelară joacă un rol crucial

Factorul cheie este rotația stelară. „Folosind simulări 3D de înaltă rezoluție, am reușit să identificăm impactul pe care rotația acestor stele îl are asupra capacității elementelor de a traversa bariera”, spune Simon Blouin, cercetător principal la UVic. „Rotația stelară este crucială și oferă o explicație naturală pentru semnăturile chimice observate la gigantele roșii tipice.”

Astronomii au observat încă din anii ’70 modificări ale chimiei de suprafață în timpul acestei faze, inclusiv schimbări în raportul dintre carbon-12 și carbon-13. Aceste schimbări sugerau că materia din interiorul profund trebuie transportată spre exterior, dar mecanismul exact nu fusese confirmat.

„Am reușit să arătăm că rotația stelei amplifică dramatic eficiența cu care undele interne pot amesteca materia peste barieră, într-o măsură care se potrivește cu schimbările observate în compoziția suprafeței”, a explicat Blouin. Echipa a descoperit că rotația poate crește ratele de amestecare de peste 100 de ori față de stelele care nu se rotesc.

Un proces complex

Pentru a descoperi acest proces, echipa s-a bazat pe simulări hidrodinamice complexe care modelează fluxul de materie în interiorul stelelor în trei dimensiuni. Acestea au fost posibile doar datorită noilor sisteme de calcul, precum roiul Trillium, lansat în august 2025, unul dintre cele mai puternice sisteme din Canada.

„Am reușit să descoperim un nou proces de amestecare stelară doar datorită puterii imense de calcul a noii mașini Trillium. Acestea sunt cele mai intensive simulări de convecție stelară și unde gravitaționale interne realizate până în prezent”, a declarat Falk Herwig, directorul ARC.

Metodele folosite în acest studiu depășesc granițele astrofizicii. Aceleași abordări pot ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine mișcarea fluidelor în multe alte sisteme, inclusiv curenții oceanici, modelele atmosferice și fluxul sanguin, scrie Sciencedaily.

Deoarece Soarele nostru va deveni, în cele din urmă, o gigantă roșie, aceste descoperiri oferă, de asemenea, o perspectivă valoroasă asupra evoluției sale viitoare.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Astronomii au dezvăluit una dintre cele mai primitive stele descoperite vreodată

O migrație masivă de stele s-a întâmplat în galaxia noastră în urmă cu miliarde de ani

Oamenii de știință au surprins un fenomen misterios în jurul unei stele moarte

Astronomii au surprins activitatea violentă a unor stele pitice din apropierea noastră