El fin del Sol

Las estrellas nacen, viven y mueren. Un poco como los seres vivos, pero muchísimo más lentamente. ¿Cómo lo sabemos, si nuestras observaciones ocurren a una escala temporal tan distinta que las vemos prácticamente invariables? Lo sabemos gracias a que podemos observar grandes cantidades de estrellas en cada etapa de existencia, y porque entendemos la física que las lleva de una a otra. No todas las estrellas viven la misma existencia: el principal determinante es su masa inicial. Las estrellas más pesadas (muy poquitas) viven rápido y terminan explotando como supernovas. Las estrellas medianitas (como el Sol) viven miles de millones de años y terminan formando hermosas y efímeras nebulosas (llamadas "planetarias," aunque no tienen nada que ver con los planetas) a su alrededor. Las más chiquitas (la inmensa mayoría de las estrellas del universo) viven muchísimo más, agotando su combustible de manera lenta y eficiente.

 

¿Cómo fue el Sol en el pasado, y qué le ocurrirá en el futuro? Para saberlo con certeza es necesario identificar estrellas análogas al Sol en distintas etapas de su evolución. La fuente ideal para hacerlo hoy en día es la inmensa población de estrellas relevada por el robot Gaia, que ha escudriñado con inhumanas paciencia y precisión más de mil millones de estrellas. Entre otras cosas, ha medido sus brillos y colores, que además de servirme para calcular el color de la Galaxia sirve para cosas más científicas. Resulta que si uno grafica el color en un eje horizontal y el brillo en un eje vertical, todas las estrellas aparecen agrupadas en una franja diagonal, más una nube por encima y una por debajo. Este diagrama se llama de Hertzsprung-Russell, y su descubrimiento es uno de los hechos centrales de la teoría de la evolución estelar desarrollada a lo largo del siglo XX. Otro día comentaré más sobre él. Hoy me limito a decir que la franja diagonal se llama secuencia principal, y es donde aparecen las estrellas que están fusionando hidrógeno en sus núcleos, como nuestro Sol. 

Gaia ha identificado 5863 estrellas con temperaturas, aceleracíon de la gravedad superficial, composición química, masa y radio similares a los del Sol. Es una cantidad 10 veces mayor que las que se conocían anteriormente. Sus espectros, que delatan la composición química, son parecidísimos. Están todos dentro de la franjita gris en esta figura:

Identificando en el diagrama H-R estrellas con la misma composición pero en distintas etapas de su existencia es posible reconstruir la historia del Sol, desde su origen hace 4570 millones de años hasta su lejano futuro como gigante roja dentro de 7000 millones de años. 

Como podemos ver, el Sol se está calentando (moviéndose hacia la izquierda), y lo seguirá haciendo durante miles de millones de años hasta que agote el hidrógeno en su núcleo y abandone la secuencia principal para convertirse en subgigante y luego en gigante roja, fusionando helio. Mucho antes de que esto ocurra las condiciones en la Tierra serán demasiado hostiles para la vida. Los océanos hervirán y desaparecerán, y finalmente toda la atmósfera se perderá en el espacio interplanetario. Los lejanos descendientes de la humanidad, si es que existen, deberán encontrar una solución a este destino infernal de la Tierra. Por ejemplo ¡moverla! (algo que alguna vez ya comentamos).

---

El diagrama de la evolución estelar es de Paulailustra (CC BY-SA). Las otras imágenes son de ESA/Gaia.

Gaia collaboration (y una página y media de autores individuales, Gaia Data Release 3: A Golden Sample of Astrophysical Parameters, Astronomy & Astrophysics (2022). Accesible libremente como arXiv:2206.05870v1.

Creevey et al. (sólo media página de autores), Gaia Data Release 3: Astrophysical parameters inference system (Apsis) I - Methods and content overview, Astronomy & Astrophysics (2022). Accesible libremente como arXiv:2206.05864v1.

Hay una nota mucho menos técnica que estos papers en el sitio de Gaia: How Big, Warm, Old, … Are the stars? Gaia’s stellar parameters.