El sol no es inmortal.

Dirección, edición y coordinación de equipos internacionales: Loredana Claudia Valean Carpa.

El agotamiento del hidrógeno

Hace 4600 millones de años que el Sol fusiona hidrógeno en su interior, faltándole otros 5000 hasta que ese combustible se termine y la estrella deje la secuencia principal. Hasta ese momento todo va a transcurrir sin mayores sobresaltos, encendiéndose y apagándose pero muy lento, mientras gana luminosidad tras el paso de los eones. Distinta será la fase que viene. Consumido por completo el hidrógeno central, el núcleo de helio resultante, comprimido por su peso y siendo inerte, se calienta mediante contracción gravitatoria. Alrededor una fina capa de hidrógeno continúa ardiendo en forma de concha. Etapa inestable esta, pues la estrella ya no logra equilibrar la gravedad con la fusión tranquila, viéndose obligada a buscar un nuevo equilibrio mucho más voluminoso. Esa búsqueda va a marcar el resto de sus días. Los modelos astrofísicos predicen que, en el último milenio de secuencia principal, el Sol ya ha calentado la Tierra lo suficiente como para secar los océanos; el crepúsculo estelar resulta entonces ser solo el acto final de una crisis empezada mucho antes. De subgigante hacia gigante roja

La quema en capa fuerza al Sol dejar la secuencia principal. Primero se volverá subgigante, mas fría y grande que ahora; luego, será una gigante roja en toda regla. Su radio se va expandir hasta sobrepasar la órbita terrestre. Mercurio junto a Venus terminarán engullidos sin remedio. La Tierra, si no la absorbe la envoltura solar, quedará tan cerca del astro hinchado que sus océanos hervirán, la atmósfera se disipará y la superficie, ya fundida, se volverá océano de lava. La temperatura del planeta superará los 2000 grados. Para esa fecha, la vida, si no emigró antes a otros mundos, llevará extinguida mucho tiempo. Marte, en cambio, recibirá durante breve paréntesis calor inédito, aunque insuficiente para albergar ecosistemas estables largo plazo: su atmósfera, tenue, no retendrá el calor una vez el Sol vuelva a contraerse. Los gigantes exteriores verán sus lunas algo más cálidas, pero apenas notarán tal cambio. Esta etapa de gigante roja durará unos 1. 100 millones de años, apenas una fracción mínima de la vida solar, bastan para transformar radicalmente la geografía del sistema.

La ignición del helio

A medida que el astro se infla, su núcleo de helio se comprime y calienta constantemente. Al llegar a los 100 millones de grados, ocurre el flash del helio; en instantes, parte del gas se fusiona de forma explosiva hacia carbono y oxígeno. Aunque por fuera no se ve una explosión, es un ajuste interno brutal. Entonces, el Sol se estabiliza por unos 100 millones de años en la rama horizontal. Será una estrella menor a la gigante roja, pero brilla más que ahora al quemar helio regularmente. Cuando el combustible central termine, aparecerá una segunda gigante roja todavía mas grande. Es la rama asintótica gigante, su etapa última y violenta. Allí, el Sol pulsará expulsando capas enteras de gas al espacio hasta desnudarse totalmente de sus capas externas. En esta etapa sucederán además pulsos térmicos, pequeños estallidos de fusión por capas de helio e hidrógeno que, al alternarse, alteran la composición del viento estelar enriqueciendo así el medio con elementos fabricados dentro.

Efectos en el sistema solar

Del Sol solo restará una enana blanca, núcleo con tamaño cercano a la Tierra mas con masa casi la mitad del Sol actual, muy denso y caliente que se enfría por eones hasta apagarse del todo. Las capas lanzadas forman una nebulosa planetaria tenue y llena de color rodeando a la enana. Marte junto a gigantes exteriores sobreviven a tal cambio, aunque el sistema resulta completamente distinto sin planetas internos y mucho más helado. Las órbitas de los que sobreviven se ensanchan algo pues el Sol pierde buena parte de su masa. La Tierra, de perdurar, será un cuerpo seco y estéril o, lo más probable, ha sido desintegrada por fricción contra la envoltura gigante. La enana blanca carece de energía nuclear y tardará decenas de miles de millones de años para apagarse por completo. Nuestro sistema solar, aunque irreconocible, seguirá existiendo en una oscuridad lenta pero definitiva.

El destino de cada mundo.

El ocaso solar escribirá para cada planeta un relato diferente. Según la cercanía al astro rey, el orden de los sucesos será este. Mercurio, el vecino inmediato, desaparecerá primero; la envoltura del gigante lo tragara en siglos, vaporizando su corteza mientras absorben sus átomos. Luego seguirá Venus, arrastrado por esa misma expansión; su atmósfera densa de CO2 se disipara en el plasma solar fundiendo su roca. Para la Tierra, tercera en fila, el final es debatido. Los modelos indican que la fricción frenara el planeta haciéndolo caer en espiral al interior del Sol donde se desintegra; si se salvara por la orbita mas lejana, de todas formas quedaría estéril y calcinado. Marte, el cuarto planeta, no será devorado aunque sufriera un calor intenso por un tiempo, pues sus casquetes se derriten y hasta podría tener agua líquida fugaz, antes que la pérdida de masa del Sol ensanche su órbita y lo devuelva a un frío aún más extremo. Júpiter, el quinto, sobrevivirá; su gran masa junto a su lejanía lo protege, pero las lunas heladas tipo Europa o Encélado perderán sus capas de hielo. Saturno, el sexto, seguirá una suerte parecida ya que sus anillos, compuestos de hielo, se evaporaran parcialmente bajo el aumento de radiación. Urano, séptimo, y Neptuno, octavo, que son los gigantes helados más lejanos, apenas notaran el cambio; sus atmósferas se calientan ligeramente y las lunas reciben mas energía, pero sus órbitas ensanchadas los mantienen en una zona siempre fría.

Una lección de perspectiva cósmica

Lo que describimos ocurrirá dentro de miles de millones de años, en una escala temporal que la mente humana apenas alcanza a comprender. El Sol no se apagara mañana, ni tampoco en un plazo que inquiete a la civilización actual. Su destino ilustra una idea esencial en la astrofísica: las estrellas no son eternas. Nacen, viven y finalmente mueren, pues su muerte moldea el cosmos al que pertenecen. El carbono en nuestras células, junto al oxígeno que respiramos y gran parte de los elementos pesados del universo, fueron forjados dentro de estrellas como el Sol o sus parientes masivos. Cuando el nuestro expire, devolverá al espacio ese material, el cual quedara listo para nuevas generaciones estelares, planetas y quizás vida. Pensar en el crepúsculo solar es, en realidad, pensar en el origen de todo lo que nos rodea. Somos básicamente polvo de estrellas, restos de astros que se apagaron hace eones, incluso antes de que existiera el Sol.

Fuentes

El artículo se basa en los siguientes libros, artículos y recursos de referencia sobre evolución estelar y astrofísica solar. Las cifras de tiempos y radios citados en el texto corresponden a los modelos estándar de evolución solar publicados en estos trabajos.

Sackmann, I.-J., Boothroyd, A. I. & Kraemer, K. E. (1993). «Nuestro Sol. III. Presente y futuro». The Astrophysical Journal, 418, 497-508. (Modelo de referencia de la evolución del Sol hasta la fase de gigante roja y enana blanca.)

Schroeder, K.-P. & Connon Smith, R. (2008). «Futuro lejano del Sol y la Tierra revisitados». Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 386(1), 155-163. (Estimación del destino de la Tierra durante la fase de gigante roja.)

Iben, I. (2013). Física de la Evolución Estelar. Cambridge University Press, 2 vols. (Tratado clásico sobre la física de la evolución estelar, incluyendo la transición hidrógeno-helio.)

Kippenhahn, R. & Weigert, A. (1990). Estructura estelar y evolución. Springer-Verlag. (Manual de referencia en astrofísica estelar; cubre la secuencia principal, el flash del helio, la rama horizontal y la rama asintótica.)

Paxton, B. et al. (2011, 2013, 2015, 2018, 2019). «Módulos MESA para experimentos en astrofísica estelar». La serie de suplementos de la revista Astrofísica. (Códigos de evolución estelar MESA, estándar actual para modelos de estrellas de masa solar.)

Colaboración ESA/GAIA (2023). «Gaia Data Release 3: Evolución estelar y el diagrama de Hertzsprung-Russell». Astronomía y Astrofísica. (Datos observacionales actualizados sobre la clasificación estelar en el diagrama H-R.)

NASA/ESA (2024). «El futuro del Sistema Solar». Exploración del Sistema Solar, NASA Science. (Recursos divulgativos sobre el futuro del Sol y los planetas.)

Carroll, B. W. & Ostlie, D. A. (2017). Introducción a la astrofísica moderna (2.ª ed.). Cambridge University Press. (Manual universitario de referencia para la física de la evolución estelar.)