Вивчення турбулентності, що вирує всередині далеких зірок

За допомогою програми тривимірного моделювання "PROMPI" були створені чудові нові візуалізації, які демонструють турбулентний потік енергії всередині далеких зірок. Цю програму вчені використовують для дослідження внутрішньої будови зірок з метою розуміння науки про зоряну еволюцію та чорні діри.

Протягом багатьох років вчені використовували одновимірні моделі для пояснення та розуміння того, як влаштовані зорі та як вони еволюціонують з часом. Але ці моделі часто обмежені в тому, як добре вони можуть пояснити структуру зірок, оскільки дають дуже загальний погляд на всю зірку, а не пропонують детальний аналіз.

Однак нове дослідження, проведене під керівництвом докторанта Кіла Федеріко Різзуті, допомагає зробити ці моделі більш точними, використовуючи тривимірне гідродинамічне моделювання для вивчення шарів зірки та її хімічного складу набагато детальніше, ніж це було можливо раніше.

Як і планети, зорі мають кілька шарів, і для даного дослідження були використані поточні дані попередніх 1D моделювань, до того ж вчені зосередилися на невеликій ділянці зірки в найдрібніших подробицях - в даному випадку на шарі, відомому як неоно-спалювальна оболонка.

Вони провели гідродинамічні симуляції, використовуючи наявні дані, і розглянули, як рідини переміщуються всередині шару, яким вони обмежені, і як вони захоплюють за собою деякі матеріали із сусідніх шарів - процес, відомий як захоплення, а також як ці хімічні речовини переміщуються між кордонами шару, відомими як конвективними межами.

Ці симуляції забезпечують безпрецедентний ступінь реалізму у відтворенні середовища всередині зірки, але, що важливіше, вони також підкреслюють обмеження поточних 1D моделей. Таким чином, ці результати повинні відіграти величезну роль у підвищенні точності цих моделей, що, своєю чергою, допоможе нам зрозуміти структуру астрономічних явищ, таких як чорні діри, наднові та нейтронні зорі.

Провідний автор роботи Федеріко Ріццуті каже, що "ми живемо у захопливі часи, обчислювальні ресурси, до яких ми маємо доступ сьогодні, дозволяють запускати симуляції, про які ще кілька років тому можна було лише мріяти. Розуміння того, що відбувається всередині зірок, допоможе нам пролити світло на багато аспектів Всесвіту, в якому ми живемо, від динаміки нашого Сонця до найдальших чорних дір".

Дослідження, проведене під проводом вчених Університету Кіля, було недавно опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.