¿Cuándo y cómo morirá el Sol?

Ilustración de la superficie solar y un planeta
Ilustración de la superficie solar y un planeta. NASA/Jet propulsion laboratory
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El Sol es la estrella central del Sistema Solar, el sistema planetario en el que se encuentra el planeta Tierra. Es una esfera casi perfecta de plasma supercaliente y su radiación es la fuente de energía más importante para la vida de nuestro planeta.

Se trata de una estrella de tipo espectral G2V (tipo-G de luminosidad V en la secuencia principal), también conocidas como enanas amarillas o enanas G. Se formó hace 4600 millones de años por el colapso gravitacional de materia existente en una gran nube molecular de la Vía Láctea que consistía principalmente en hidrógeno y helio, y de esta nube probablemente surgieron otras estrellas vecinas.

Es probable que la formación del Sol se iniciara por la onda de choque de una supernova cercana que provocaría la compresión de la materia de la nube molecular y el colapso de la materia en algunas regiones bajo su propia gravedad.

Con el colapso, dicha región comenzaría también a rotar y a calentarse a medida que aumentaba la presión. La mayor parte de la masa quedaría concentrada en una zona central de la que surgiría el Sol, mientras que el resto de la materia formaría un disco orbital del que surgirían los planetas del Sistema Solar que conocemos en la actualidad.

La gravedad, la presión y la temperatura aumentarían hasta iniciar una reacción en cadena de fusión nuclear que daría lugar al nacimiento del Sol.

¿Cómo será la muerte del Sol?

El Sol se encuentra en la fase del ciclo vital de una estrella conocida como secuencia principal. Esta fase es muy estable y se caracteriza por reacciones de fusión nuclear que van transformando hidrógeno en helio.

La evolución y muerte de una estrella depende fundamentalmente de su masa. La masa del Sol es de aproximadamente (1.98855±0.00025)×1030 kg, unas 333 veces la masa de la Tierra. Cada segundo, más de cuatro millones de toneladas de materia es transformada en energía. A este ritmo, el Sol habría consumido tan solo un 0.03% del total de su masa en lo que lleva de existencia.

Se cree que la secuencia principal del Sol durará alrededor de 10 mil millones de años en total, por lo que se encontraría más o menos en mitad de esta fase. Si nació hace 4.6 mil millones de años, le quedarían aproximadamente otros 5 mil millones de años más antes de comenzar a morir.

La fusión nuclear que transforma hidrógeno en helio ocurre en el núcleo. El helio resultante tiene menor volumen que el hidrógeno, lo que permite que las capas cercanas se vayan aproximando hacia el centro y experimenten una fuerza gravitacional cada vez mayor. Por este motivo, la temperatura del Sol va experimentando un ligero aumento durante la secuencia principal.

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El núcleo se va haciendo cada mas denso y el proceso se va acelerando gradualmente. Se cree que el Sol es un 30% más brillante en la actualidad de lo que era en el momento de su nacimiento. En estos momentos el brillo experimenta un incremento de un 1% cada 100 millones de años.

Evolución del Sol
Evolución de la temperatura, radio y luminosidad del Sol

La masa del Sol no es suficiente como para que explote en forma de supernova cuando consuma todo el hidrógeno de su núcleo. La muerte del Sol será en forma de enana blanca tras pasar una fase de gigante roja.

Pero antes de que se convierta en una gigante roja, la luminosidad del Sol se habrá duplicado respecto a la luminosidad actual. Cuando se consuma el hidrógeno, el Sol comenzará una fase de expansión transformándose en una estrella subgigante, doblando su tamaño lentamente a lo largo de 500 millones de años.

Entonces entrará en otra fase de expansión mucho más rápida. En otros 500 millones de años se expandirá hasta alcanzar un tamaño 200 veces mayor al tamaño que tiene en la actualidad. Junto a esta expansión, la luminosidad aumentará unas dos mil veces respecto a la luminosidad actual y entrará en la rama de gigante roja, rama que cuenta con varias fases.

El Sol permanecerá en fase de gigante de roja alrededor de mil millones de años. Durante este tiempo perderá un tercio de su masa y le quedarán tan solo 120 millones de años de vida activa, pero en este tiempo aún ocurrirán muchas cosas.

En este momento el núcleo estará repleto de helio en estado degenerado y sufrirá una fusión muy rápida, intensa y descontrolada conocida como flash de helio. La combustión violenta del helio dará lugar a la formación de carbono en un proceso de fusión conocido como triple-alfa: tres núcleos de helio-4 se fusionan y se transforman en 1 átomo de carbono; en el proceso se liberan grandes cantidades de energía en forma de radiación gamma.

El Sol se irá contrayendo hasta ocupar un volumen unas 10 veces inferior al volumen actual pero con 50 veces más de luminosidad. Pasará entonces a la fase de apelotamiento rojo, también llamada fase de rama horizontal. Durante esta fase irá consumiendo el helio en un proceso que durará unos 100 millones de años.

Cuando el helio se haya agotado, el Sol experimentará una nueva expansión, similar a la expansión experimentada con el agotamiento del hidrógeno, tan solo que esta vez ocurrirá mucho más rápido. El Sol entrará en la fase asintótica gigante que dura aproximadamente 20 millones de años.

Tras estos 20 millones de años en la fase asintótica gigante, el Sol pasaría a la fase post-asintótica gigante, cuya evolución es incluso más rápida. La luminosidad permanecerá constante pero la temperatura irá en aumento. La masa del Sol comenzará un proceso rápido de ionización convirtiéndose en una nebulosa planetaria a medida que el núcleo queda expuesto y alcanza una temperatura de unos 30 mil grados Kelvin.

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El Sol perderá masa rápidamente y emitirá energía de forma pulsante con emisiones cada vez más intensas durante 100 mil años aproximadamente. Llegará a tener una luminosidad que podría llegar a ser 5000 mil veces la actual y un radio que superará 1 au (1 Unidad Astronómica = 149 597 870 700 metros), entrando ya de lleno en la última fase de la rama gigante roja. Llegará a ser una estrella con un diámetro aproximado de 2 au.

Se preveen al menos cuatro pulsos muy intensos antes de que el Sol pierda su envoltura externa y esta comience a formar una nebulosa planetaria. Al final de esta fase, que durará unos 500 mil años, el Sol tendrá tan solo la mitad de su masa actual.

Nebulosa planetaria NGC 6565
Nebulosa planetaria NGC 6565, resultado de la muerte de una estrella de masa similar a la del Sol

Al final, el núcleo quedará desnudo y formará una estrella de tipo enana blanca con una temperatura de unos 100 mil K y una masa del 54.05% la masa actual. La nebulosa planetaria se dispersará en unos 10 mil años, pero la enana blanca sobrevivirá por unos 3 mil millones de años más hasta que forme, hipotéticamente, una enana negra como resultando del consumo completo de toda la energía térmica contenida en la enana blanca.

Evolución de una estrella de masa 1 M☉
Evolución de una estrella de masa similar a la masa del Sol (1 M)

En resumen, el Sol pasará por estas fases en un proceso que durará un total de 10-12 mil millones de años aproximadamente:

  1. Enana amarilla
  2. Estrella subgigante
  3. Gigante roja
  4. Fase de apelotamiento rojo
  5. Fase de rama asintótica gigante
  6. Fase post-asintótica gigante
  7. Nebulosa planetaria
  8. Enana blanca
  9. Enana negra

¿Qué le pasará la Tierra?

La gigante roja alcanzará a la Tierra
Durante la fase de gigante roja, el Sol absorberá a Mercurio, Venus y Tierra

La expansión del Sol en gigante roja durante su muerte probablemente engullirá al planeta Tierra. En un modelo del 2008 desarrollado por Klaus-Peter Schröder y Robert Connon Smith, las capas externas del Sol llegarán a expandirse alrededor de 170 millones de kilómetros y absorberán los planetas Mercurio, Venus y Tierra.

Pero para cuando esto ocurra, se cree que la zona habitable, la zona alrededor del Sol en la que puede existir agua líquida, alcanzaría a Marte. El agua en la superficie terrestre se habría evaporado y probablemente transformado en hidrógeno y oxígeno, mientras que Marte entraría en una zona de confort para la vida.

A medida que el agua terrestre se va degradando, el hidrógeno escaparía al espacio mientras que el oxígeno reaccionaría con las rocas superficiales. El dióxido de nitrógeno y el dióxido de carbono serían probablemente los componentes principales de la atmósfera terrestre, algo parecido a como es la atmósfera de Venus en la actualidad.

La vida en la Tierra tal y como la conocemos será imposible. En Marte podríamos sobrevivir un tiempo pero a medida que el Sol se transforme en una gigante roja, Marte también saldrá de la zona habitable, la cual se movería tan lejos que incluso Neptuno estaría demasiado caliente como para soportar la vida. Nos quedaría Plutón y otros objetos enanos como asteroides ricos en hielo del cinturón de Kepler.

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