El ciclo de vida de una estrella: ¿cómo terminará nuestro sistema solar?
El Sol se formó hace unos 4600 millones de años y se espera que sobreviva en su estado actual, aproximadamente, durante otros 4500 a 5500 millones de años. Y aunque no podemos predecir lo que sucederá dentro de miles de millones de años, el conocimiento de cómo evolucionan las estrellas ha permitido a los astrónomos inferir en gran medida cómo es probable que se desarrolle la vida del Sol. Las estrellas más masivas podrían terminar sus vidas en una explosión conocida como supernova, pero ese no es el escenario probable que nos espera.
1. Fase de combustión de hidrógeno
Cada segundo el sol convierte 600 millones de toneladas de hidrógeno en cuatro millones de toneladas de energía: el resto se convierte en «ceniza» de helio. A lo largo de su vida, la producción de energía del Sol ha aumentado constantemente y se cree que se ha vuelto un 30 % más brillante en los 4600 millones de años transcurridos desde su formación. Durante los próximos mil millones de años, a medida que más hidrógeno se convierta en helio, se espera que el Sol se vuelva un 10 % más brillante, lo que provocará un aumento de la energía térmica. Si consideramos el efecto producido por el hombre cambio climático ya tiene sobre las condiciones climáticas de nuestro planeta, imagínese el efecto de tal incremento.
El aumento del calor hará que los casquetes polares se derritan y los océanos se calienten, enviando vapor de agua a nuestra atmósfera. Este vapor de agua atrapará más calor, creando un efecto de «invernadero húmedo» que aumentará aún más las temperaturas globales. En unos 3500 millones de años, el Sol será un 40 % más brillante de lo que es hoy, lo que hará que nuestros océanos hiervan, los casquetes polares se derritan por completo y nuestra atmósfera se desmorone. La tierra se volverá como Venus: quemado, árido y sin vida.
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2. Fase subgigante
Tan horrible como es este escenario, es solo el comienzo de la desaparición del Sol. En unos cinco mil millones de años, el Sol habrá llegado al final de la secuencia principal de su vida útil y habrá consumido todo el hidrógeno de su núcleo.
Sin que proceso de fusión para contrarrestar la fuerza de la gravedad, el núcleo comenzará a contraerse y densificarse con el tiempo. Mientras lo hace, su temperatura aumentará y eventualmente encenderá el hidrógeno restante fuera del núcleo.
Esta nueva fuente de combustible generará enormes cantidades de energía que empujarán las capas exteriores hacia el exterior, provocando que el Sol se expanda dos o tres veces su diámetro actual, convirtiéndolo en una estrella subgigante.
3. Fase Gigante Roja
A medida que las capas superficiales del Sol se empujan más, seguirán atrapando el calor del denso núcleo enterrado profundamente dentro de esta capa en constante expansión, y la estrella crecerá hasta convertirse en un enorme objeto luminoso llamado gigante roja.
Estas estrellas envejecidas pueden crecer hasta alcanzar un tamaño entre 100 y 1000 veces mayor que el del Sol, y la expansión de la superficie hará que la temperatura de las capas exteriores se enfríe hasta unos 3000 °C (la superficie del Sol está a unos 5500 °C en la actualidad). La temperatura más fría significa que estas estrellas brillan en la parte más roja del espectro de colores; de ahí el nombre de «gigante roja».
Durante este proceso, el Sol se expandirá más allá de las órbitas de los planetas interiores Mercurio y Venus, envolviéndolos por completo, e incluso puede alcanzar la trayectoria orbital de la Tierra. Sin embargo, es posible que nuestro planeta de origen no se destruya por completo, ya que durante esta expansión el Sol seguirá perdiendo masa: algunas estimaciones sugieren que, en su tamaño más grande, solo podría quedar entre el 65 y el 70 %.
En consecuencia, la atracción gravitacional se debilitará y las órbitas de los planetas restantes del sistema solar comenzarán a desplazarse hacia afuera. Tal vez la Tierra haga un escape afortunado. Mientras tanto, el núcleo del Sol se hará más pequeño y más caliente, hasta que 12 mil millones de años después de su formación se produzca una nueva reacción nuclear.
4. Un nuevo gigante rojo
El núcleo continuará contrayéndose hasta que las temperaturas alcancen los 100 millones de °C, lo suficientemente caliente como para encender el helio producido cuando se consume hidrógeno y convertirlo en carbono y oxígeno. Como el núcleo denso no podrá expandirse para adaptarse a esta mayor producción de energía, el helio arderá con intensa ferocidad, produciendo una breve explosión conocida como «destello de helio». Esto reducirá la densidad del núcleo y proporcionará estabilidad temporal, ya que ahora el helio puede quemarse a un ritmo más controlado.
Sin embargo, la nueva fuente de combustible no tardará mucho en agotarse; sólo unos 100 millones de años. A medida que el helio continúa ardiendo, generará una energía feroz y, al igual que con la quema de hidrógeno, esto hará que el Sol se expanda una vez más en una segunda fase de gigante roja.
5. Nebulosa Planetaria
A pesar de toda la expansión y contracción, la pérdida de masa y el consumo de combustible, el ciclo de vida del Sol aún no está completo. La gigante roja continuará convirtiendo helio en carbono y oxígeno, pero el núcleo nunca alcanzará los 600 millones de °C necesarios para encender ese carbono, por lo que comenzará a contraerse nuevamente.
A medida que se agota el helio, las capas exteriores se empujarán más hacia afuera y se perderán en el espacio, de modo que, unos 12.500 millones de años después de su formación, quedará la mitad de la masa del Sol. . Las capas exteriores en expansión serán iluminadas por el núcleo caliente del interior, creando una nube cósmica brillante conocida como «nebulosa planetaria».
Estos fenómenos son bien conocidos por los astrónomos y son típicos de una estrella envejecida de la masa de nuestro Sol, pero no tienen nada que ver con los planetas. Su nombre proviene simplemente de su forma redonda e hinchada.
6. Enana Blanca
Con las capas exteriores del Sol finalmente disipadas, solo quedará un núcleo caliente y denso conocido como el enano blanco. Estos objetos se encuentran entre los más densos del Universo, pero generalmente son solo un poco más grandes que nuestro propio planeta. Sin embargo, pueden alcanzar temperaturas superiores a los 100.000°C.
Gran parte del calor que se generó en el núcleo durante el proceso de envejecimiento del Sol quedará atrapado en este remanente estelar, y tardará decenas o incluso cientos de miles de millones de años en enfriarse.
7. Enana negra
El resto de la enana blanca eventualmente gastará toda su energía de calor y luz restante y (quizás en cientos de miles de millones de años) se desvanecerá en su etapa final: la de una enana negra sin vida. Actualmente, las enanas negras son solo hipótesis porque el Universo de 13.800 millones de años aún no tiene la edad suficiente para haber creado una, pero se cree que ese será el destino final de nuestro Sol.
Como para hacer la historia aún más trágica, la baja masa de nuestra una vez poderosa estrella habrá perdido gran parte de su atracción gravitacional, lo que hará que los planetas se alejen, nada más que rocas congeladas y carbonizadas.
Pero, a medida que los restos de nuestro sistema solar se pierden en el espacio, las partículas de nuestro propio Sol muerto podrían fusionarse y comenzar el proceso de formación de estrellas nuevamente. Esto puede resultar en la formación de planetas con cuerpos rocosos, atmósferas y agua líquida preparados para una nueva vida.
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Solicitado por: Simon Gruffudd, Flintshire
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