El Fascinante Ciclo de Vida y Muerte del Sol: El Destino Final de Nuestra Estrella

La idea de que nuestro Sol pudiera explotar como una supernova es una amenaza que parece sacada de la ciencia ficción. Pero, ¿podría realmente suceder, y cuáles serían las consecuencias para nuestro sistema solar? Cuando una estrella explota, forma una supernova, un estallido súbito y masivo de luz que puede opacar a una galaxia entera. Las supernovas dejan su huella en el cielo como nebulosas, nubes de restos estelares que dan lugar a algunas de las imágenes astronómicas más icónicas jamás capturadas. Las supernovas pueden dar origen a agujeros negros y estrellas de neutrones, y su luz puede observarse desde miles de años luz de distancia.

Las supernovas suelen ocurrir cuando una estrella deja de producir combustible nuclear, provocando un desequilibrio de presión entre el núcleo y la superficie que hace que la estrella colapse sobre sí misma. La fuerza de este colapso genera ondas de choque que aniquilan la estrella en un violento estallido. Si el Sol explotara de esta manera, sería, obviamente, una muy mala noticia para la Tierra y para cualquier otro objeto en el sistema solar. La explosión destruiría los planetas interiores, pero los humanos ni siquiera llegaríamos a ese punto. Aproximadamente el 99% de la energía generada por la supernova sería expulsada en forma de neutrinos, que vaporizarían todo en la Tierra antes incluso de que las ondas de choque de la explosión alcanzaran el planeta. Afortunadamente, nunca tendremos que preocuparnos por tal evento, porque el Sol no va a explotar. Ni ahora, ni después, ni nunca. Sin embargo, nuestro Sol finalmente morirá, pero de una manera muy diferente y mucho más lenta.

Paso 1: El Sol se quemará cada vez más caliente

Nuestro Sol nunca se convertirá en una supernova porque simplemente no es lo suficientemente grande. Necesitaría ser unas diez veces más masivo para colapsar con tanta fuerza. El ciclo de vida de una estrella depende de su tamaño, y el destino final de una estrella de la misma masa que nuestro Sol es, esencialmente, apagarse. Antes de que eso suceda, sin embargo, el calor aumentará considerablemente.

El Sol está compuesto principalmente por átomos de hidrógeno, que chocan bajo una tremenda presión y temperatura para formar helio. Este proceso, conocido como fusión nuclear, es como el Sol genera energía, y esa producción de energía aumenta constantemente, aunque a un ritmo demasiado lento para que lo notemos. Los científicos estiman que la producción de energía del Sol ha aumentado aproximadamente un tercio desde su formación hace 4.6 mil millones de años. Se espera que esa tendencia continúe, con el Sol brillando aproximadamente un diez por ciento más cada mil millones de años.

Tal aumento de la energía solar introducirá a la Tierra en un nuevo tipo de calentamiento global. Los casquetes polares se derretirán y la atmósfera se llenará de vapor de agua que atrapará aún más calor. Dentro de mil o dos mil millones de años, las temperaturas habrán subido tanto que los océanos se evaporarán, dejando el planeta como un páramo sin vida, similar a la actual Venus. Después de que los océanos se evaporen, la atmósfera se disipará y, en última instancia, la Tierra quedará como un cascarón estéril de lo que fue. Pero eso es solo el principio del fin para el Sol mismo.

Paso 2: El Sol se quedará sin combustible y se expandirá

El Sol tiene un suministro limitado de hidrógeno que agota constantemente a través del proceso de fusión nuclear. En este punto, la NASA estima que el Sol tiene un poco más del 70% de hidrógeno. La gran mayoría de lo que queda es helio, en lo que se convierte el hidrógeno durante la fusión nuclear. Eventualmente, el Sol convertirá todo el hidrógeno de su núcleo en helio, y dejará de generar energía. Este punto marca el final de la secuencia principal de vida de una estrella, pero no se espera que suceda en cinco mil millones de años, lo que significa que el Sol de hoy ni siquiera está a la mitad de su vida útil activa.

El Sol, como todas las estrellas, existe en un delicado equilibrio entre la presión hacia afuera de su núcleo y la presión hacia adentro de la gravedad. Cuando el núcleo se agota de hidrógeno, ya no puede soportar la fuerza de la gravedad, lo que hace que la estrella colapse. Así es como se generan las supernovas, pero para una estrella más pequeña como el Sol, el efecto será un poco menos dramático. El núcleo solar se compactará a un estado increíblemente denso y caliente. En este punto, el helio comenzará a fusionarse en elementos más pesados junto con cualquier rastro de hidrógeno que quede en las capas exteriores del Sol. El calor hará que la estrella se expanda, encaminándola a convertirse en una gigante roja.

Paso 3: El Sol se convertirá en una gigante roja

El Sol tal como lo conocemos es un ejemplo de una estrella de secuencia principal, siendo la secuencia principal la fase de quema de hidrógeno en la vida de una estrella. Se estima que la secuencia principal del Sol durará 10 mil millones de años en total, terminando alrededor de 5 mil millones de años a partir de ahora. Después de eso, las capas exteriores del Sol se expandirán y se volverá más brillante. Sin embargo, la temperatura de la superficie se enfriará aproximadamente a la mitad, lo que cambiará la luz del Sol de blanco brillante a rojo. En este punto, se convertirá en una gigante roja, como la estrella Betelgeuse, que se usa comúnmente para localizar la constelación de Orión.

No está claro cuán grande se hará el Sol cuando entre en la fase de gigante roja. Las estrellas gigantes rojas que se han observado hasta ahora varían de 100 a 1,000 veces más grandes que el Sol actual. La expansión consumiría a Mercurio y Venus, y muy probablemente a la Tierra también. Si nuestro planeta sobreviviera, estaría tan cerca del Sol expandido que todo en la superficie se incineraría. Pero la transformación del Sol en una gigante roja solo empujará su zona habitable más lejos, y esto podría potencialmente convertir a los planetas enanos helados del Cinturón de Kuiper, como Eris, en oasis de agua líquida listos para albergar vida. Desafortunadamente para cualquier nueva vida que pudiera surgir en ese momento, al sistema solar no le quedará mucho tiempo.

Paso 4: Agotado su combustible, el Sol se convertirá en una enana blanca

La fase de gigante roja de una estrella solo dura aproximadamente mil millones de años en el mejor de los casos. Si bien eso podría ser tiempo suficiente para que surja nueva vida en los confines distantes del universo, la zona habitable terminará cuando el Sol pase a la siguiente etapa de su muerte. Eventualmente, todo el helio que se fusionó del suministro original de hidrógeno del Sol también se agotará, y toda la fusión cesará. La estrella expulsará sus capas exteriores, creando una nube brillante llamada nebulosa planetaria. En el centro de esta nebulosa, el núcleo restante del Sol se contraerá hasta convertirse en una enana blanca.

Una vez que no haya fusión alguna en el núcleo del Sol, no habrá nada que resista la gravedad, lo que hará que el núcleo se comprima hasta alcanzar el tamaño del planeta Tierra. Una enana blanca puede alcanzar temperaturas cercanas a los 100,000 grados Celsius (200,000 grados Fahrenheit), lo que es más de 10 veces la temperatura de la superficie del Sol. Sin embargo, eso es significativamente más frío que el núcleo actual del Sol, que es de aproximadamente 15 millones de grados Celsius (27 millones de grados Fahrenheit). En este punto, el Sol es como las cenizas humeantes que quedan de un fuego, prácticamente muerto.

Paso 5: Después de billones de años o más, el Sol se convertirá en una enana negra

Sin más fusión nuclear ocurriendo, una enana blanca no puede generar energía. Todo lo que queda es que el calor residual en el núcleo se disipe. Si una enana blanca se enfría por completo, hasta el punto de que ya no emita luz ni calor, se convierte en una enana negra, un cúmulo denso compuesto principalmente de carbono y oxígeno, los productos de la fusión de helio. La ausencia de luz haría que este cadáver de estrella fuera invisible a la vista, y detectable solo por el campo gravitacional que mantendría. Sin embargo, todo esto es meramente teórico, porque no solo el Sol aún no se ha convertido en una enana negra, sino que ninguna otra estrella en el Universo lo ha hecho.

Las enanas blancas tardan muchísimo tiempo en enfriarse por completo. Esto se debe a que son tan pequeñas y densamente compactadas que hay poca superficie por donde el calor pueda escapar. Se necesitarían billones o potencialmente incluso cuatrillones de años para que se forme una enana negra. El Universo mismo tiene solo 13.8 mil millones de años hoy, lo que significa que incluso las estrellas más antiguas aún se encuentran en las primeras etapas de la fase de enana blanca. Para cuando se forme la primera enana negra, nuestro propio Sol estará más avanzado en la fase de enana blanca que la enana blanca más antigua existente hoy.