高度なスーパーコンピュータ・シミュレーションを用いた天文学者チームが、恒星の自転によって赤色巨星の深部にある物質が表面まで運ばれることを発見した。ビクトリア大学とミネソタ大学の研究チームは、1970年代から科学者を悩ませてきたこのメカニズムを特定した。この研究成果は『Nature Astronomy』誌に掲載され、観測されていた表面の化学組成の変化を説明するものとなる。
核内の水素を使い果たして劇的に膨張する赤色巨星は、進化の過程で表面の組成が変化するという不可解な現象を見せる。1970年代以降、天文学者たちは炭素12と炭素13の比率の変化など、核内の核反応で変化した物質が、安定した境界層を越えて外側の対流層に何らかの形で到達していることを示す証拠を捉えてきた。新たな研究により、この混合プロセスの主要な要因が恒星の自転にあることが突き止められた。ビクトリア大学天文学研究センターの主任研究員であり博士研究員のサイモン・ブロウイン氏は次のように説明する。「高解像度の3Dシミュレーションを用いることで、恒星の自転が元素の境界通過に与える影響を特定することができました。恒星の自転は非常に重要であり、一般的な赤色巨星で見られる化学的特徴を自然に説明するものです」。研究チームは、自転が内部波の混合効果を非自転の恒星と比べて100倍以上増幅させることを発見し、自転速度が速いほどその効果はさらに高まることがわかった。従来のモデルでは、内部波による物質の移動はごくわずかであるとされていたが、自転の存在によってその予測は劇的に覆された。主任研究者でARC所長のフォーク・ヘルウィグ氏は、近年のスーパーコンピュータの進歩の役割についてこう述べている。「以前は、恒星の自転がこの難問解決の鍵を握っていると考えられていたものの、計算能力の限界により、その仮説を定量的に検証することができませんでした」。シミュレーションはテキサス大学オースティン校のテキサス先端コンピューティングセンターおよび2025年8月に稼働を開始したトロント大学SciNetのカナダのスーパーコンピュータ「Trillium」で実行された。ヘルウィグ氏はTrilliumの計算能力を強調した。「新しいTrilliumマシンの圧倒的な計算能力のおかげで、私たちは新たな恒星混合プロセスを発見することができたのです」。NSERC（カナダ自然科学・工学研究評議会）、NSF（全米科学財団）、米国エネルギー省の支援を受けた本研究は、赤色巨星としての太陽の未来に示唆を与えるだけでなく、海洋や大気における流体力学の研究にも応用が期待されている。