Le stelle giganti rosse non hanno più segreti: i supercomputer risolvono un enigma lungo 50 anni
Le stelle giganti rosse nascondevano un mistero che resisteva da mezzo secolo, e ora finalmente qualcuno ha trovato la chiave per risolverlo. Un gruppo di astronomi dell’Università di Victoria e dell’Università del Minnesota ha utilizzato simulazioni con supercomputer di ultima generazione per capire come il materiale prodotto nelle profondità di queste stelle riesca a raggiungere la superficie. La risposta, pubblicata sulla rivista Nature Astronomy, è tanto elegante quanto potente: tutto dipende dalla rotazione stellare.
Per chi non mastica astrofisica tutti i giorni, vale la pena fare un passo indietro. Stelle come il nostro Sole, quando esauriscono l’idrogeno nel nucleo, si espandono enormemente fino a diventare giganti rosse, arrivando anche a cento volte le dimensioni originali. Fin dagli anni Settanta gli astronomi avevano notato che la composizione chimica sulla superficie di queste stelle cambiava durante questa fase, con variazioni nei rapporti tra carbonio 12 e carbonio 13 che non avevano una spiegazione convincente. Le reazioni nucleari nel nucleo alterano la chimica interna, certo, ma tra il nucleo e l’involucro convettivo esterno c’è una barriera stabile che, in teoria, dovrebbe impedire al materiale di spostarsi verso l’alto. Eppure qualcosa evidentemente passava.
La rotazione stellare: il pezzo mancante del puzzle
Simon Blouin, ricercatore post dottorato a Victoria e autore principale dello studio, ha spiegato che grazie a simulazioni 3D ad alta risoluzione il team è riuscito a identificare l’impatto della rotazione sulla capacità degli elementi di attraversare quella barriera. Le onde interne generate dai moti convettivi nell’involucro esterno riescono a penetrare lo strato di separazione, ma le simulazioni precedenti mostravano un trasporto di materiale quasi trascurabile. La novità sta nel fatto che la rotazione della stella amplifica drasticamente l’efficacia di queste onde nel mescolare il materiale, con un incremento che supera le cento volte rispetto a una stella che non ruota. Più veloce è la rotazione, più intenso è il rimescolamento.
Dato che anche il nostro Sole diventerà una gigante rossa tra qualche miliardo di anni, questi risultati offrono uno sguardo concreto sul suo futuro.
Potenza di calcolo senza precedenti
Per arrivare a questo risultato, il team ha dovuto affidarsi a simulazioni idrodinamiche tridimensionali di una complessità enorme. Falk Herwig, direttore dell’Astronomy Research Centre di Victoria e investigatore principale, ha sottolineato come fino a poco tempo fa la potenza di calcolo disponibile non permettesse di testare quantitativamente questa ipotesi. Le risorse computazionali utilizzate includono il Texas Advanced Computing Centre e il cluster Trillium dell’Università di Toronto, lanciato nell’agosto 2025 e tra i sistemi più potenti disponibili in Canada per simulazioni accademiche su larga scala.
Herwig ha definito queste le simulazioni di convezione stellare e onde gravitazionali interne più intensive mai realizzate dal punto di vista computazionale. Senza la potenza di Trillium, questa scoperta semplicemente non sarebbe stata possibile.
La cosa interessante è che gli stessi approcci computazionali hanno applicazioni ben oltre l’astrofisica. Le tecniche sviluppate possono aiutare a comprendere meglio il moto dei fluidi nelle correnti oceaniche, nei modelli atmosferici e persino nel flusso sanguigno. Blouin ha già in programma di esplorare come la rotazione stellare influenzi altri tipi di stelle e altre fasi dell’evoluzione stellare, aprendo nuovi capitoli in una storia che, dopo cinquant’anni, sembrava destinata a restare senza finale.
