Quan morirà el Sol?

Mort del Sol: quan i com tindrà lloc la fi de la nostra estrella?

Descobreix el destí inevitable del Sol, l'estrella crucial que va permetre l'aparició de la vida a la Terra. A la venerable edat de 4.600 milions d'anys, aquí tens una idea de com podria ser la fi de la nostra estrella

Clic a la imatge per engrandir. Il·lustració d'una gegant vermella. El Sol tindrà aquest aspecte d'aquí a uns cinc mil milions d'anys. Crèdit: NASA 

Per a les estrelles, la seva longevitat està determinada per la seva massa. Com més massives són, més curta és la seva vida, que dura només uns pocs milions d'anys abans d'acabar finalment en un violent espectacle de focs artificials còsmics, una supernova.

Quan morirà el Sol?

Per al nostre Sol, serà diferent. La nostra estrella és un nana groga que, per la seva massa (encara 330.000 vegades la de la Terra), té una esperança de vida d'un total d'aproximadament 10.000 milions d'anys. On som ara? Bones notícies per a la vida a la Terra: actualment només té 4.600 milions d'anys i, per tant, hauria de continuar brillant durant cinc mil milions d'anys més, segons estimacions dels astrònoms.

No obstant això, encara haurem de considerar la possibilitat de traslladar-nos, perquè la Terra esdevindrà inhabitable en menys de mil milions d'anys, malgrat la situació actual d'escalfament global (en curs). Per què? Perquè la brillantor del Sol continuarà creixent aproximadament un 10% cada mil milions d'anys. Així, el nostre planeta blau i suau es convertirà gradualment en un forn, potser reflectint l'infern que actualment regna sobre el nostre veí Venus.

La zona habitable del nostre sistema solar per tant, canviarà. A més, podem imaginar que l'Homo Sapiens haurà migrat a Mart, que s'haurà tornat més suau. Però si això passés, no duraria gaire. Així doncs, potser hauríem de dirigir-nos cap a altres estrelles, si és que realment l'espècie humana hauria de tenir, per llavors, els mitjans per poder fer-ho.

Clic a la imatge per engrandir. La Nebulosa de la Lira, també coneguda com la de l'Anell o Messier 57 (M57), una de les nebuloses planetàries més famoses, fotografiada pel Hubble. L'estrella que va donar lloc a aquest embolcall de gas i pols força lluminós devia ser lleugerament més massiva que el Sol. Crèdit: NASA.

Què passarà quan el Sol mori?

Amb el temps, la reserva d'hidrogen, l'energia que el Sol va acumular en el seu naixement s'esgotarà. Malgrat la seva massa relativament petita, l'estrella s'ha mantingut durant milers de milions d'anys en un estat d'equilibri entre la gravetat i la radiació (resultant de la fusió d'hidrogen). Però arribarà un dia en què el combustible s'esgotarà.

Al cor de l'estrella regnarà llavors un nucli d'heli (creat per la fusió d'hidrogen) que col·lapsarà sobre si mateix. La temperatura augmentarà a mesura que es comprimeix, alliberant energia que empenyerà les capes externes del Sol. Durant només uns cinc milions d'anys, l'estrella creixerà considerablement fins a convertir-se en el que els astrofísics anomenen gegant vermella. Vermella, perquè la temperatura de la seva superfície baixarà (fins a 3.000 K). El seu radi augmentarà aleshores dels aproximadament 700.000 quilòmetres actuals a més de 170 milions de quilòmetres, segons un estudi publicat el 2008! En altres paraules, Mercuri, Venus i la Terra quedaran atrapades a dins, o millor dit, seran polvoritzades (a menys que...orbitin (La mesura en què el nostre planeta és repel·lit dependrà de la massa perduda per la gegant vermella). Comprimit, el nucli d'heli s'escalfa i arriba a una temperatura de 100 milions de graus. En aquestes condicions, l'heli pot començar a forjar-se...carboni. Això serà llavors el "flaix d'heli". Però això no durarà gaire. I no anirà més enllà perquè la massa restant del Sol no serà suficient per assolir els 600 milions de graus al seu centre, la temperatura necessària per encendre el nucli de carboni. Al seu voltant, l'hidrogen i l'heli cremaran durant uns quants milers d'anys, cosa que farà que la nostra estrella es peli i que les seves capes exteriors s'expandeixin encara més.

El Sol i el tràgic final de la Terra. Crèdit: Wikicommons CC

Finalment, en no tenir prou radiació per contrarestar-la, la gravetat prevaldrà. El nucli restant de la nostra estrella es contraurà i es convertirà en una nana blanca, un cos de la mida de la Terra, extremadament dens i calent (al voltant de 30.000 °C). Mentrestant, les capes exteriors, massa llunyanes, es dissiparan a l'espai. Durant uns 10.000 anys, l'embolcall brillarà des de dins, brillant intensament a la llum de llar de foc. La regió central encara estarà calenta. Això crearà una nebulosa planetària (el nom, enganyós, prové de les seves formes rodones, tal com va observar William Herschel. Es farà visible des d'altres sistemes planetaris, com els que es poden distingir amb els nostres telescopis. Entre els més famosos, esmentem M57, la nebulosa de l'Anell, o fins i tot M27. Podran els nostres descendents exiliats observar les restes del Sol al voltant del qual va florir la vida? Un estudi publicat el maig de 2018 va revelar,  mitjançant models d'evolució estel·lar, que sí. A causa de la seva massa, el Sol es troba just al límit de lluminositat, la nebulosa planetària, per tant, seria visible, però molt tènue.

I després què? Serà realment el final? No. El nucli ardent trigarà milers de milions d'anys a refredar-se i convertir-se en una nana negra. Mentrestant, el Sol encara té un futur brillant per davant.

Ho he vist aquí.

No aparenta ni un dia més de 4.500 milions d'anys.

 Clic per engrandir. Crèdit: NASA/GSFC/SDO⁣

Feliç Any Nou de l'estrella de l'espectacle que fa tot això possible, començant una nova òrbita al voltant del nostre Sol, a 150 milions de km de la Terra. Còsmicament de mitjana edat i classificat com una nana groga, la naturalesa dinàmica i sempre canviant del Sol envia constantment energia al sistema solar. Els científics poden estimar l'edat del Sol observant les coses més antigues del nostre sistema solar, que juntament amb el Sol, es van formar totes més o menys alhora.

El Sol es troba al centre del nostre sistema solar, amb 1,4 milions de km d'amplada i un nucli que arriba a temperatures de 15 milions de graus Celsius. La gravetat del Sol manté unit el nostre sistema solar, des dels planetes més grans fins a les deixalles espacials més petites.

Una flota de naus espacials vigila el Sol 24 hores al dia, 7 dies a la setmana, ampliant el nostre coneixement de l'estrella en una branca de la ciència coneguda com a heliofísica, incloent la nau espacial que va prendre aquesta imatge: l'Observatori de Dinàmica Solar (SDO-Solar Dynamics Observatory).

El SDO orbita la Terra en un patró geosincrònic: manté una trajectòria en forma de vuit sobre la longitud de Nou Mèxic. A causa de la seva òrbita, està constantment a la vista de les antenes de ràdio de la Terra; també entra en una temporada d'eclipsis dues vegades a l'any, quan la nau espacial llisca darrere de la Terra fins a 72 minuts al dia, enfosquint el Sol amb l'ombra de la Terra, com es veu aquí.

Descripció de la imatge: L'espai negre envolta el Sol, que brilla i s'arremolina en vermell, taronja i taques grogues i està envoltat per l'ombra de la Terra. Les erupcions taquen les vores de l'estrella i envien material a l'espai.

Ho he vist aquí.

Dossier. Estrelles: A l'interior del Sol

Contràriament a les aparences, no totes les estrelles que pinten un bonic cel nocturn són iguals. Les estrelles formen una gran família, formada per elements de característiques molt variables d'un cas a un altre. Si tot això pot semblar complex a primera vista, podem entendre aquesta diversitat a grans trets a partir d'unes quantes consideracions físiques.

Del cor del Sol, una estrella de tipus nana groga del nostre Sistema, prové tota l'energia solar, aquest nucli és la seu de les reaccions de fusió nuclear. Energia transportada de manera diferent segons les zones radiativa i convectiva.

Clic per engrandir. Científics dels Estats Units i el Canadà han proposat un mètode per determinar els components del Sol dins de l'esfera òptica, a partir de les dades del seu camp magnètic rebudes de l'observatori de l'evolució del Sol (SOHO), una manera de mirar l'interior del Sol. Científics dels Estats Units i el Canadà han proposat un mètode per determinar els components del Sol dins de l'esfera de llum a partir de les dades del seu camp magnètic rebudes de l'observatori de l'evolució del Sol.

Es va publicar un estudi en aquest sentit a "Astrophysical Journal Letters". Els astrofísics van cridar l'atenció sobre la presència d'una proporcionalitat entre la composició del camp magnètic a la superfície del Sol i les dimensions i la quantitat de grànuls que hi ha.

A partir d'això, els científics van classificar 4 tipus de processos que tenen lloc al Sol. El primer d'aquests dos processos està relacionat amb la formació de grànuls a l'esfera òptica del sol.

Els estudiosos van fer la següent comparació: És possible avaluar les dimensions dels edificis i dels barris sense veure'ls, en funció del nombre d'homes i dones que hi viuen. Pel que fa als grànuls, són estructures sorgides com a conseqüència de la convecció del plasma que es produeix a l'esfera fotovoltaica del Sol. I la vida d'aquests grànuls no supera els 20 minuts. El seu diàmetre és de vegades de milers de quilòmetres.

Com funciona la "caldera" solar?

És doncs al nucli de l'estrella, concentrat en una regió entre el centre i 0,2 vegades el radi de l'estrella (0,2 R_O), on tenen lloc les reaccions de fusió nuclear. Però llavors cal evacuar l'enorme quantitat d'energia creada. És primer en forma de radiació, de llum, que aquesta energia es transporta des de la superfície del Sol fins a nosaltres. Tanmateix, abans d'arribar a la superfície, al voltant de 0,7 R_O, el gas que forma el Sol es torna cada cop més opac i ja no deixa passar la llum de les profunditats. Aleshores s'estableix un altre mode de transport d'energia: la convecció, com la que pots veure en una olla amb aigua bullint. Com que la llum no pot passar, escalfa el gas que puja en bombolles calentes cap a la superfície on es refredarà.

El Sol i les seves tres zones

Com que la matèria impedeix el pas de la llum, és la mateixa matèria la que transportarà l'energia. Podem dividir així el Sol en tres parts: el nucli nuclear (de 0 a 0,2 R_O), després la zona de radiació (de 0,2 a 0,7 R_O) i finalment la zona de convecció (de 0,7 a 1 R_O, és a dir; 700.000 quilòmetres).

Clic per engrandir. Vista en secció del Sol tal com l'entenem actualment, amb el Sol dividit en tres zones principals: nuclear, radiativa i convectiva. Crèdit: Viquipèdia, domini públic. Infografia en català: Sci-Bit. 

Veure:

Capítol anterior: Estrelles. Quant duren les estrelles?
Capítol següent: Estrelles: Com veiem a les estrelles

Ho he vist aquí.