Международная группа астрофизиков из Университета Виктории (Канада) объявила о решении научной загадки, остававшейся необъясненной с 1970-х годов. С помощью трехмерного моделирования высокого разрешения на новейших суперкомпьютерах ученые установили, как вещество из глубоких недр красных гигантов проникает к их поверхности.
Суперкомпьютер смоделировал конец жизни Солнца: катастрофы не избежать
Детальное 3D-моделирование позволило ученым впервые с высокой точностью предсказать будущее нашей звезды в конце ее жизненного цикла.
Unsplash
Исследование показало, что ключевым механизмом этого процесса является вращение звезды, которое позволяет химическим элементам преодолевать энергетический барьер, ранее считавшийся непроницаемым.
Проблема заключалась в том, что ядерные реакции в ядре звезды меняют ее внутренний состав, но стабильный слой вещества отделяет эту зону от внешней конвективной оболочки. Ученые долго не могли понять, как именно материал пересекает эту границу.
Новые расчеты, выполненные на суперкомпьютерном кластере Trillium в Университете Торонто и мощностях Техасского центра передовых вычислительных систем (TACC), продемонстрировали, что вращение ускоряет перемешивание элементов более чем в сто раз.
Моделирование учитывало не только конвекцию, но и внутренние гравитационные волны, что позволило впервые зафиксировать ранее неизвестный механизм глубинной циркуляции.
Полученные результаты напрямую касаются эволюции звезд, подобных нашему Солнцу. Когда в ядре такого светила исчерпываются запасы водорода, оно резко увеличивается в размерах, превращаясь в красного гиганта. В этой фазе радиус звезды может вырасти в десятки и даже сотни раз. Согласно данным суперкомпьютера, именно вращение будет определять интенсивность выноса скрытых элементов наружу на этом этапе.
Хотя для Солнца этот процесс начнется лишь через несколько миллиардов лет, уточненные модели позволяют детально спрогнозировать химическую трансформацию Солнечной системы в будущем.
По словам научного руководителя группы Фалька Хервига, до недавнего времени ограниченные вычислительные мощности не позволяли количественно проверить гипотезу о влиянии вращения.
Использованный в работе суперкомпьютер Trillium, запущенный в августе 2025 года, входит в число мощнейших систем Канады для академических исследований и является частью Альянса цифровых исследований страны. Проведенные симуляции признаны наиболее ресурсоемкими в истории изучения звездной конвекции и гравитационных волн.
Методы, разработанные в ходе исследования, имеют междисциплинарное значение. Алгоритмы моделирования движения жидкостей применимы для изучения океанических течений, атмосферных паттернов и даже динамики кровотока в медицине.
Исследователи планируют продолжить работу, изучая, как различные паттерны вращения влияют на другие типы звезд и стадии их эволюции.