超級電腦解開紅巨星半世紀謎團，表面化學成分變化來自恆星瘋狂自轉

紅巨星階段是恆星演化之路最後幾站，但還藏著一堆天文學家苦思不解的謎團，比如幾十年來研究人員無法完全解釋紅巨星表面化學成分為何會隨恆星老化、膨脹而改變。

當類太陽恆星耗盡核心氫燃料步入晚年期，恆星會急劇膨脹變成紅巨星，大小爆長至原本尺寸 100 倍，約 50～75 億年後，我們的太陽也將成為紅巨星，直徑可能為當前 256 倍，足以吞噬目前太陽系包括地球以內的內側行星。

自 1970 年代以來，科學家還發現膨脹紅巨星表面化學成分明顯改變，比如碳 12、碳 13 比例下降，表明恆星內部深處產生的物質以某種方式抵達表面。

理論上，紅巨星內部存在像一道牆的穩定分層，隔開核心附近核反應區與外對流層，照理應該阻止物質內外交換，儘管外對流層會產生重力內波穿過隱形防護罩，但早期模擬顯示藉此通道傳導的物質非常少，解釋不了儀器觀測到的表面化學變化，究竟恆星深層產生的元素如何偷渡跑到表面？過去研究人員一直無法確認此物質運輸物理過程。

直到最近，維多利亞大學團隊利用超級電腦運算極吃算力的高解析度 3D 流體力學模擬，證明恆星自轉強烈放大重力內波攪拌物質的效率，就像拿湯匙瘋狂攪拌咖啡終於把底下糖漿捲上來，完美吻合現實觀測結果。

研究人員指出，自轉的紅巨星內部混合速度比「不轉的紅巨星」快 100 倍以上，由於紅巨星是太陽演化末期階段，這些發現將為數十億年後的太陽面貌提供新線索。

新論文發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊。