Astronomer har med hjälp av avancerade superdatorsimuleringar upptäckt att stjärnrotation gör det möjligt för material från röda jättestjärnors inre att nå deras ytor. Forskare från University of Victoria och University of Minnesota har identifierat denna mekanism och därmed löst en gåta som gäckat forskare sedan 1970-talet. Resultaten, som publicerats i Nature Astronomy, förklarar observerade förändringar i ytkemin.
Röda jättestjärnor, som expanderar dramatiskt efter att ha förbrukat vätet i sina kärnor, uppvisar förbryllande förändringar i ytans sammansättning under sin utveckling. Sedan 1970-talet har astronomer noterat skiften, såsom förändringar i förhållandet mellan kol-12 och kol-13, vilket tyder på att material som påverkats av kärnreaktioner i stjärnans inre på något sätt måste passera ett stabilt barriärskikt ut till det yttre konvektiva höljet. En ny studie har pekat ut stjärnrotation som den avgörande drivkraften bakom denna blandningsprocess. Simon Blouin, huvudforskare och postdoktor vid University of Victoria's Astronomy Research Centre, förklarar: > Med hjälp av högupplösta 3D-simuleringar kunde vi identifiera vilken effekt dessa stjärnors rotation hade på ämnenas förmåga att passera barriären. Stjärnrotation är avgörande och ger en naturlig förklaring till de kemiska signaturer som observerats hos typiska röda jättar. Teamet fann att rotation förstärker blandningseffekten av interna vågor mer än 100 gånger jämfört med icke-roterande stjärnor, och att snabbare rotation förstärker effekten ytterligare. Tidigare modeller visade att vågor transporterade minimalt med material, men rotation förändrar detta dramatiskt. Falk Herwig, huvudforskare och chef för ARC, noterade betydelsen av de senaste framstegen inom superdatorer: > Även om man fram till nyligen trodde att stjärnrotation var en del av lösningen på detta problem, hindrade begränsad datorkraft oss från att kvantitativt testa hypotesen. Simuleringarna kördes vid Texas Advanced Computing Centre på University of Texas at Austin och Kanadas Trillium-superkluster vid SciNet, University of Toronto, som lanserades i augusti 2025. Herwig lyfte fram Trilliums kraft: > Vi kunde bara upptäcka en ny process för stjärnblandning tack vare den enorma beräkningskraften hos den nya Trillium-maskinen. Forskningen, som stöds av NSERC, NSF och det amerikanska energidepartementet, ger insikter i solens framtid som en röd jätte och har tillämpningar inom strömningsmekanik i hav och atmosfärer.