Sol

Las gigantes rojas y el futuro de nuestro Sol

¿Qué son las gigantes rojas? ¿Y qué tienen que ver con nuestro Sol? A lo largo de este artículo, responderemos a estas cuestiones y dilucidaremos como las respuestas nos ofrecen un entendimiento fundamental de la evolución estelar de las estrellas en nuestro universo. Sin duda, un fenómeno increíble.

 

¿Qué son las gigantes rojas?

¿Qué son las gigantes rojas? Empezaremos diciendo para su definición que las estrellas rojas gigantes son aquellas estrellas que han evolucionado más allá de la secuencia principal, es decir, que han consumido todo el hidrógeno de su núcleo convirtiéndose en estrellas titánicas y frías. En un primer lugar, las estrellas se forman a partir de nebulosas compuestas de polvo y gas, principalmente hidrógeno, que comienzan a contraerse por efecto gravitatorio. De esta manera, una estrella que se encuentra en la secuencia principal es aquella que ha logrado contraerse hasta que su interior alcanza la temperatura suficiente para comenzar reacciones nucleares entre los átomos de hidrógeno, lo que produce helio en su interior. De esta forma, esta caldera interna de la estrella produce la presión suficiente hacia el exterior para contrarrestar la fuerza gravitatoria y mantener estable la estrella. Por tanto, en general, podemos decir que todas las estrellas que se encuentran en la secuencia principal son aquellas que convierten mediante fusión nuclear el hidrógeno de su núcleo en helio.

diagrama de Hertzsprung-Russell
Diagrama de Hertzsprung-Russell

Como vemos en el diagrama de Hertzsprung-Russell, la secuencia principal es aquella curva que muestra una relación de proporcionalidad entre la luminosidad y la temperatura. Esta secuencia principal es algo así como la “adultez” de la vida de una estrella, etapa en la cual se encuentra nuestro Sol también.

Ahora bien, ¿qué ocurre cuando se consume todo el hidrógeno? Bueno, pues una estrella que ha agotado todo el hidrógeno de su núcleo estará más allá de la secuencia principal y buscará obtener energía de otras fuentes. Cuando esto ocurre la estrella está muriendo y puede presentar diversos finales tales como explotar en forma de supernova, convertirse en una enana marrón, en una estrella de neutrones, una enana blanca o incluso un agujero negro. No obstante, estos finales para las estrellas no nos interesan ahora. En este contexto, la formación de una gigante roja es una de las posibles fases que preceden a la muerte de una estrella.

 

Entonces, ¿cómo se forman? 

Como hemos visto, una gigante roja se forma cuando se ha consumido el hidrógeno del núcleo por fusión nuclear durante la etapa de secuencia principal. Las estrellas que acaban formando una gigante roja son estrellas de gran tamaño y de masas bajas o intermedias (menos de 9 masas solares). En esta situación, las capas exteriores comienzan a colapsar, sin embargo, este proceso no acaba aplastando a la estrella pues, como decíamos más arriba, la estrella tiende a buscar nuevas fuentes de energía, que en este caso, corresponde con el hidrógeno que forma una cáscara alrededor del núcleo, ahora de helio. Este calor que se genera consigue mantener el equilibrio gravedad-presión frenando el colapso de la estrella. Lo que sí sucede cuando la estrella comienza a quemar este hidrógeno son, como primeras consecuencias, un aumento del volumen y un enfriamiento de la superficie de la estrella, lo que se traduce en que la superficie se torna de un color más rojizo. En este punto, la gigante roja todavía no se ha formado, sino que se encuentra en una fase previa denominada subgigante.

Más adelante, la estrella continuará enfriándose y expandiéndose en sus capas superiores hasta que la temperatura de la atmósfera alcanza un valor mínimo crítico lo que provoca que la estrella se expanda considerablemente a temperatura superficial constante, alcanzando un radio de unos 100 millones de kilómetros aproximadamente. Es decir, siguiendo con el diagrama de Hertzsprung-Russell, significa que asciende casi verticalmente en el diagrama, por la denominada “rama gigante”. En este proceso, la luminosidad de la estrella aumenta increíblemente y, entonces sí, la estrella se ha convertido así en una gigante roja.

Gigante roja
Estrella gigante roja

 

¿Y qué sucede después? ¿Qué ocurre cuando muere la estrella?

Cuando una estrella se convierte en una gigante roja se encuentra en una fase previa a su muerte, lo cual no quiere decir que esta fase sea un simple tramo corto en el tiempo, pues muchas de ellas se mantienen como gigantes rojas durante mucho tiempo antes de producirse su muerte.

Ahora, si la estrella original era muy masiva, esta se mantendrá como gigante roja durante mucho tiempo. Cuando finalmente, agoté todo el hidrógeno existente explotará como una supernova y formará una nebulosa a su alrededor. Además, si se trataba de una estrella realmente masiva, tras la explosión como supernova cabe la posibilidad de que forme un agujero negro o una estrella de neutrones.

Si por otro lado, la estrella original era poco masiva, la muerte de la estrella será en forma de enana blanca, una muerte estelar que explico en Pequeñas y superdensas: las enanas blancas.

 

El futuro de nuestro Sol

La estrella de nuestro sistema solar, el Sol, es una enana amarilla situada en la mitad de su secuencia principal. No obstante, nuestro Sol está destinado a convertirse en una de estas gigantes rojas cuando agote el hidrógeno de su núcleo dentro de unos cinco mil millones de años. Esto, por supuesto, traerá cambios importantes en nuestro sistema solar, pues el Sol aumentará espectacularmente su radio engullendo Mercurio y Venus en el proceso. La Tierra es probable que también sea capturada por este Sol creciente, sin embargo, la Tierra dejará de estar en la zona habitable mucho antes, los oceános de la Tierra se evaporarán y la vida con ellos.

Aparte de que esto no debería preocuparnos en exceso pues no se trata de un suceso inminente, no todo son malas noticias, pues con este drástico cambio gran parte del sistema solar estará en la zona habitable, más allá del cinturón de Kuiper. Tal vez, Plutón o Eris sean nuestros nuevos hogares en el sistema solar.

Tamaño actual del Sol vs tamaño del Sol como gigante roja.
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