El comportamiento y destino del Sol

La mayoría de la gente conoce lo que está ocurriendo en una estrella como el Sol: reacciones de fusión entre átomos de hidrógeno para dar lugar a átomos de helio. Para que se produzcan estas reacciones es necesaria una gran fuente de calor, producida por el gran tamaño del Sol, que genera fuerzas de compresión e incrementa la temperatura del núcleo. Una vez que se genera una alta temperatura, se producen las reacciones de fusión, que a su vez liberan más energía, dando lugar a una temperatura de 15.000.000 de grados centígrados respecto a los 6.000 grados centígrados de la superficie.

Los átomos de hidrógeno, compuestos por un protón y un electrón, se fusionan dando lugar a átomos de helio, y en esa unión se libera un fotón, es decir, energía. Todo este calor hace que el sol se encuentre en un estado con características de sólido y de un gas, un estado de la materia denominado “plasma”. Cada fotón, liberado a gran velocidad, se encuentra con los átomos de helio e hidrógeno, de forma que se producen continuas colisiones, y por consiguiente, un cambio de dirección constante. Debido a estas colisiones, desde que esta energía se crea en el núcleo, hasta que llega a la zona convectiva, moviéndose a la velocidad de la luz, puede transcurrir un periodo de 100.000 años. Una vez que llega a la zona convectiva, una capa más exterior, y mediante los movimientos de convección, ese fotón tardará en atravesarla aproximadamente un mes, para pasar a la fotosfera. De forma que, la luz que recibimos del sol son fotones creados hace 100.000 años, un mes, y 8´ 19” (tiempo que tarda la luz en llegar a la Tierra).

Debido a la diversidad de capas, al estado en el que se encuentran y a su movimiento, se crea, al igual que en la Tierra, un intenso campo magnético. Gracias a la luz que se emite, incluso es posible apreciar las líneas de este campo en la corona solar. Este es el responsable de que aparezcan las manchas en la fotosfera y de que se produzcan las tormentas solares.
El magnetismo que sale a la superficie desde el interior lo hace en forma de tubos de flujo, es decir, una región con forma cilíndrica en el que el magnetismo es muy elevado. Una vez que estos llegan a la fotosfera, se produce, por la rotación diferencial, un enroscamiento del tubo, se retuerce. Esto hace que se impida la salida de un flujo de fotones, y por consiguiente, se reduce la luminosidad en esa zona, creándose las manchas solares. Por este motivo, las llamaradas solares son comunes en zonas cercanas a estas manchas, debido a la intensidad del campo magnético.





Las líneas de este campo se forman debido a los dos polos magnéticos. Las líneas emergerán por una zona cargada negativamente y por el otro extremo se situarán en una zona cargada positivamente, de forma que estas líneas cargadas de partículas se mantienen en movimiento. Ahora bien, cuanto mayor sea la intensidad del magnetismo en esa zona, mayores serán estas líneas. Debido, de nuevo, a la rotación diferencial, estas líneas se retuercen, de tal forma, que si la torsión es muy elevada, la zona cercana a la parte positiva tocará con la parte cercana a la zona negativa, produciendo un cortocircuito y liberando una gran cantidad de energía, que se traduce como una explosión, es decir, una llamarada solar. Pero estas llamaradas presentan un problema cuando se dirigen hacia la Tierra. Cuando se producen, las líneas del campo magnético se liberan, y el conjunto de partículas cargadas puede dirigirse directamente hacia el planeta. En este caso entra en juego el campo magnético terrestre.

El campo de la Tierra, al igual que el del sol, se produce por el movimiento de las capas, especialmente el núcleo externo (fundido) respecto al núcleo interno (sólido y ferroso). Gracias a ello es posible protegerse del viento solar que está llegando continuamente, pero, cuando lo que llega es un elevado conjunto de partículas liberadas por una tormenta solar, el campo magnético muestra menor resistencia.

Si esa mezcla de partículas llega cargada positivamente por la parte superior, y negativamente por la inferior, como lo está el campo magnético de la Tierra, entonces prácticamente todas se repelerán y no causarán daño. En cambio, si la parte positiva se encuentra en la parte inferior y la positiva en la superior, el campo terrestre las atraerá.

En el siglo XIX ocurrió un hecho de estas características. Tras producirse una llamarada, las partículas se colocaron de forma que el campo magnético las atrajese, por lo que entraron casi por completo en la Tierra. Esto produjo intensas auroras por gran parte de la superficie terrestre que produjeron una iluminación semejante al momento del amanecer. Además, debido a la carga eléctrica, muchas redes de telégrafo quedaron inservibles. En ese momento no llegaron a producirse importantes desastres, pero sería muy diferente si se produjese ahora, una época en la que hay una gran variedad de objetos que funcionan con electricidad y en la que ésta es indispensable.

El campo magnético del sol posee además una característica. Una vez que se crea, debido a la rotación diferencial y a la energía, se crean movimientos en las líneas de este campo, es decir, ondas, que cada vez son más fuertes. De hecho, el movimiento es tan agresivo que cada cierto tiempo, generalmente 11 años, el campo magnético se invierte. Una vez que se ha invertido, las líneas de campo vuelven a presentarse con un movimiento reducido. Lo característico es ese momento antes de la inversión de los polos. Es lo que se llama “máximo solar”. Sin duda, debido a la agresividad del campo magnético, es el momento en el que más cantidad de manchas y tormentas solares se producen, llegando a producirse grandes llamaradas solares. Como dato curioso, la próxima inversión de los polos del Sol está muy cerca, y a este año 2013, le corresponde el máximo solar. De todas formas, actualmente contamos con el satélite ACE. En el caso de producirse algún tipo de cambio violento en el Sol, este satélite envía una señal a la Tierra, de manera que puede avisar entre 30 minutos y una hora antes del impacto del fuerte viento solar. Gracias a ello es posible informar de un cambio en los sistemas de telecomunicaciones y en la red eléctrica para evitar daños.





El sol continuará con estos procesos durante años, pero, ¿hasta cuándo exactamente? Debemos afirmar también que el fin del sol es comúnmente conocido, pero realmente no se suele conocer por qué ocurrirá.
A medida que la fusión del hidrógeno se va produciendo en el núcleo, al no tener este la suficiente temperatura, el helio queda almacenado de forma inerte. En el momento en el que se reduce el hidrógeno hasta cierto punto, la presión de radiación no puede equilibrarse con la fuerza gravitacional, de manera que el núcleo se comprime. Al comprimirse aumenta enormemente la temperatura, de forma que aumenta la velocidad de la fusión del hidrógeno en las capas exteriores, por lo que estas se expanden. Al expandirse presentan mayor zona de intercambio de calor. Debido a esto, se enfrían, y el sol se torna de color rojizo. Se ha formado una gigante roja. El núcleo, que continúa comprimiéndose, aumenta su temperatura, hasta el punto de llegar a tener el calor necesario para el comienzo de la fusión del helio.
Los átomos de helio, mediante las reacciones nucleares de fusión, dan lugar al carbono y al oxígeno, que se acumula en el núcleo, y formando un estado de las gigantes rojas que se denomina “rama asintótica gigante”, en el cual el hidrógeno y el helio se encuentran fusionándose por su cuenta, mientras que el carbono y el oxígeno permanecen en forma inerte.

El problema radica en que la fusión del helio es un proceso extremadamente sensible. Una pequeña variación en la temperatura provocará que aumente la intensidad de esta reacción y que las capas externas se expandan, produciendo su enfriamiento. Esto daría lugar a fuertes y constantes pulsaciones que llevarían a cabo la expulsión al espacio de la atmósfera solar. En ese momento quedaría expuesto el núcleo de Sol, y los gases eyectados se irían alejando. Cuando alcanzaran la suficiente distancia, el núcleo quedaría libre y de este saldría gran cantidad de radiación que, al impactar con la nube de gas, la ionizaría, formando una nebulosa planetaria. El núcleo, ahora libre, debido a la baja masa del sol comparado con otras estrellas, formaría una enana blanca que se iría apagando hasta extinguirse.

   
Representación del tamaño actual del sol junto al tamaño que tendrá en la etapa de "gigante roja"


En teoría esto es lo que debe ocurrir con todas las estrellas, pero el sistema Solar puede tener otro fin. El Sol lleva produciendo energía alrededor de 5.000 millones de años. Según se piensa, quedan otros 5.000 millones de años hasta que se produzca la gran gigante roja que engullirá a los planetas rocosos. Pero para 4.000 millones de años a partir de este momento, antes de que el Sol desaparezca, se espera otro suceso: la formación de Lactómeda.

Lactómeda es el nombre que se ha dado a la galaxia que puede formarse por la colisión de La Vía Láctea con Andrómeda, las cuales se desplazan a 300 Km por segundo una hacia la otra. Aunque no es seguro, puede que en 3.800 millones de años las galaxias de acerquen tanto que las fuerzas gravitatorias empiecen a actuar hasta formar una misma galaxia en 5.400 millones de años, probablemente una galaxia elíptica. Si en realidad ocurre esto, el final del sol podría ser muy diferente. Podría ser destruido debido a una colisión con otra estrella, pero, la hipótesis que tiene más fuerza es que el sol podría quedar en el halo galáctico de la nueva galaxia, hasta que allí, desaparezca, seguramente sólo, ya que los planetas del sistema solar habrán desaparecido en el proceso.




Sin duda, sea este el final o no, está claro que la desaparición del Sol se dará en algún momento, y con ello la desaparición de la Tierra. Por ahora basta mantener un continuo control del comportamiento del Sol para así evitar problemas y daños relacionados con el viento y las tormentas solares.