El Sol es simplemente una de las innumerables estrellas en nuestro Universo. Es un buen ejemplo de una estrella de secuencia principal de tipo G (G2V, para ser precisos). Y como todas las estrellas, tiene una vida útil, caracterizada por una formación, secuencia principal y eventual muerte. El Sol se considera una estrella de secuencia principal, lo que significa que está en la mitad de su fase estable de combustión de hidrógeno. Pero cuando el Sol entre en la fase gigante roja en alrededor de 5 mil millones de años, las cosas se volverán mucho más difíciles en el sistema solar.
El Sol se ha mantenido prácticamente sin cambios durante los últimos cuatro mil millones de años más o menos, cuando nació la Tierra y el sistema solar. Los físicos creen que seguirá igual durante otros cuatro mil millones de años, momento en el que habrá agotado su suministro de combustible de hidrógeno. Todas las cosas deben terminar. Eso es cierto para nosotros, eso es cierto para la Tierra, y eso es cierto para el Sol. No va a suceder pronto, pero un día en un futuro lejano, el Sol se quedará sin combustible de hidrógeno y lentamente se deslizará hacia la muerte. Esto comenzará en aproximadamente 5.400 millones de años, momento en el que el Sol saldrá de la secuencia principal de su vida útil.
Debemos recordar que, cada segundo, 600 millones de toneladas de materia se convierten en neutrinos, radiación solar y aproximadamente 4 x 10 ^ 27 vatios de energía. Para el Sol, este proceso comenzó hace unos 4.570 millones de años, y desde entonces ha estado generando energía de esta manera.
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Sin embargo, este proceso no puede durar para siempre ya que hay una cantidad finita de hidrógeno en el núcleo del Sol. A medida que se convierte más hidrógeno en helio, el núcleo se contrae, permitiendo que las capas externas del Sol se muevan más cerca del centro, lo que resulta en una fuerza gravitacional más fuerte.
Cuando aumenta la presión sobre el núcleo, existe una resistencia por un aumento resultante en la velocidad a la que se produce la fusión. Básicamente, esto significa que a medida que el Sol continúa, la reacción de la cadena de fusión protón-protón en su núcleo se acelera y aumenta la salida del Sol. Se estima que en la actualidad, esto está llevando a un aumento del 1% en la luminosidad cada 100 millones de años. En total, ha habido un aumento total del 30% en la producción del sol en el transcurso de los últimos 4.500 millones de años.
En consecuencia, en 1.100 millones de años a partir de ahora, el Sol será un 10% más brillante de lo que es hoy, y este aumento en la luminosidad también significará un aumento en la energía térmica, que la atmósfera de la Tierra absorberá. Esto desencadenará un efecto invernadero húmedo aquí en la Tierra que es similar al calentamiento descontrolado que convirtió a Venus en el ambiente extraño que vemos allí hoy.
En 3.500 millones de años a partir de ahora, el Sol será un 40% más brillante de lo que es ahora. Este aumento hará que los océanos hiervan, las capas de hielo se derritan permanentemente y todo el vapor de agua en la atmósfera se pierda en el espacio. En estas condiciones, la vida tal como la conocemos no podrá sobrevivir en ningún lugar de la superficie. En resumen, el planeta Tierra se convertirá en otra Venus caliente y seca.
Con su hidrógeno agotado en el núcleo, la ceniza de helio inerte que se ha acumulado allí se volverá inestable y colapsará por su propio peso. Esto hará que el núcleo se caliente y se vuelva más denso, haciendo que el Sol crezca en tamaño y entre en la fase Gigante Roja de su evolución. Se calcula que el Sol en expansión crecerá lo suficiente como para abarcar las órbitas de Mercurio, Venus e incluso la Tierra. Incluso si la Tierra sobrevive, el intenso calor del sol rojo quemará nuestro planeta y hará que sea completamente imposible que la vida sobreviva.
Una vez que llegue a la etapa Rojo-Gigante, al Sol le quedarán aproximadamente 120 millones de años de vida activa. Pero mucho pasará en este período de tiempo. Primero, el núcleo, lleno de helio degenerado, se encenderá violentamente en un destello de helio, donde aproximadamente el 6% del núcleo y el 40% de la masa del Sol se convertirán en carbono en cuestión de minutos.
El Sol se reducirá a aproximadamente 10 veces su tamaño actual y 50 veces su luminosidad, con una temperatura un poco más baja de lo que es hoy. Durante los próximos 100 millones de años, continuará con la fusión de helio en su núcleo hasta que se agote. En este punto, estará en su etapa Asintótica-Gigante, cuando comenzará a expandirse nuevamente, mucho más rápido esta vez, y se volverá más luminoso.
En el transcurso de los próximos 20 millones de años, el Sol se habría vuelto inestable y comenzaría a perder masa a través de una serie de pulsos térmicos. Esto ocurrirá cada 100,000 años más o menos, cada vez más grande y aumentando la luminosidad del Sol a 5,000 veces su brillo actual y su radio a más de 1 UA, o igual a la órbita de la Tierra.
En este punto, la expansión del Sol abarcará totalmente la Tierra o la dejará completamente inhóspita para la vida. Es probable que los planetas en el Sistema Solar Exterior cambien drásticamente, a medida que el Sol absorbe más energía, lo que hace que sus hielos se sublimen, tal vez formando una atmósfera densa y océanos superficiales. Después de aproximadamente 500,000 años, solo quedará la mitad de la masa actual del Sol y su envoltura externa comenzará a formar una nebulosa planetaria.
La evolución post-gigante asintótica será aún más rápida, ya que la masa expulsada se ioniza para formar una nebulosa planetaria y el núcleo expuesto alcanza los 30,000 K. La temperatura final del núcleo desnudo superará los 100,000 K, después de lo cual el remanente se enfriará enano blanco. La nebulosa planetaria se dispersará en unos 10.000 años, pero la enana blanca sobrevivirá durante billones de años antes de desvanecerse en negro.
Cuando la gente piensa en las estrellas que mueren, lo que generalmente viene a la mente son las supernovas masivas y la creación de agujeros negros. Sin embargo, este no será el caso con nuestro Sol, debido al simple hecho de que no es lo suficientemente masivo. Si bien puede parecernos enorme, el Sol es una estrella de masa relativamente baja en comparación con algunas de las enormes estrellas de gran masa que hay en el Universo.
Por supuesto, el resultado real sigue siendo una incertidumbre teórica porque no se ha observado ninguna estrella gigante roja durante esta fase crucial. Por lo tanto, hay escenarios alternativos para la muerte del Sol:
Si el Sol como un gigante rojo se desprende de suficiente material antes de que la Tierra se evapore, nuestro planeta será revelado desde su capullo estelar en un disfraz sin Luna. La Tierra, despojada de su compañera, emprendería una vigilia solitaria cuando el Sol se convierta finalmente en un cadáver estelar llamado enana blanca, que se desvanecerá en negro durante los siguientes billones de años.
Alternativamente, si el Sol hinchado pierde el 20 por ciento de su masa antes de llegar a nuestra vecindad, tanto la Tierra como la Luna podrían evitar la incineración y permanecer juntos enfrentados por la eternidad. El resultado real sigue siendo una incertidumbre teórica porque no se ha observado ninguna estrella gigante roja durante esta fase crucial.
El ciclo de vida del sol – Universo hoy