El sol parece inmutable: una fuente constante de luz y calor para la Tierra y la necesidad más fundamental para la vida tal como la conocemos.
Pero nada en este universo es interminable.
Con el tiempo, el Sol dejará de ser la estrella nutricia que conocemos a medida que experimente una serie de cambios dramáticos (y, en algunos casos, cataclísmicos) que en última instancia conducirán a su desaparición. Esto no sucederá hasta dentro de eones todavía, pero las semillas de esas transformaciones ya han sido plantadas en el corazón de nuestra estrella y están creciendo lentamente.
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La clave para la vida del Sol (si se me permite llamarlo así) es la fusión termonuclear: apretar los elementos más ligeros con tanta fuerza que sus núcleos se fusionan para formar elementos más pesados. Este proceso de fusión en el núcleo del sol es bastante complejo. Llamada cadena protón-protón, implica una serie de pasos que, al final, convierten cuatro núcleos de hidrógeno (es decir, cuatro protones) en un único núcleo de helio.
Esto genera un magro goteo de energía por átomo de helio forjado, pero hay una cantidad bastante grande de átomos de hidrógeno en el núcleo del Sol: nuestra estrella fusiona alrededor de 600 millones de toneladas métricas de hidrógeno en 596 millones de toneladas métricas de helio cada segundo. La diferencia de cuatro millones de toneladas métricas se convierte (mediante la ecuación E = mc2) en una asombrosa cantidad de energía: 4 × 1026 vatios. Eso significa que el sol emite más de 600.000 veces más energía en un segundo de la que se estima que toda la humanidad utiliza en un año.
Eso es suficiente para alimentar una estrella.
La fusión del hidrógeno requiere temperaturas muy altas, unos 15 millones de grados centígrados. Pero incluso a ese nivel abrasador, los núcleos de helio recién formados son inertes. Caen al centro del sol y se asientan allí, como ceniza en una chimenea. Aunque cada segundo se acumulan millones de toneladas métricas, el núcleo del Sol es tan grande que la cantidad de helio que se le añade es relativamente pequeña en escalas de tiempo humanas.
Pero suma. Debido a que se necesitan cuatro átomos de hidrógeno para formar un átomo de helio, con el tiempo, hay menos átomos en el núcleo para soportar la enorme presión de la masa que está encima de ellos. Exprimido por la creciente presión, el núcleo se encoge y se calienta, lo que, a su vez, hace que el sol brille más. Este proceso es lento pero inexorable. El Sol tiene unos 4.600 millones de años y, durante ese tiempo, su luminosidad (la velocidad a la que emite energía) ha aumentado aproximadamente un 30 por ciento.
En aproximadamente mil millones de años, el sol será mucho más brillante que provocará un efecto invernadero descontrolado en la Tierra. Los océanos hervirán y toda el agua se perderá en el espacio. En ese momento, es muy probable que nuestro planeta ya no sea capaz de sustentar vida.
Pero el sol aún no habrá terminado.
Continuará fusionando hidrógeno en helio, al menos durante un tiempo. Cuando alcance una edad de unos 10.900 millones de años (dentro de poco más de seis mil millones de años), se quedará sin combustible de hidrógeno disponible para fusionarse. Para entonces, el núcleo interno estará compuesto de helio inerte, que continuará contrayéndose y calentándose mucho, tanto que una fina capa de hidrógeno fuera del núcleo comenzará a fusionarse.
Eso bombeará aún más energía a las capas superpuestas del Sol, que se expandirán a medida que se calienten, provocando que toda la estrella se hinche. En este punto, el Sol será lo que los astrónomos llaman subgigante, pero la expansión continuará. Después de otros 700 millones de años (cuando el Sol tenga más de 11 mil millones de años) alcanzará aproximadamente el doble de su tamaño actual. Contrariamente a la intuición, esto también hará que la temperatura de su superficie baje. La superficie del sol aumentará tanto a medida que se hinche que la cantidad de energía que irradia por centímetro cuadrado en realidad disminuirá. El gas, una vez al rojo vivo, se enfriará y se volverá rojo, y el Sol se convertirá en una auténtica gigante roja.
Durante los próximos 600 millones de años, la naciente gigante roja seguirá creciendo, alcanzando un máximo de alrededor de 170 veces su diámetro actual y enfriándose todo el tiempo. Su luminosidad, sin embargo, crecerá enormemente, alcanzando un máximo de más de 2.000 veces su nivel actual. Esto cocinará los planetas; de hecho, nuestra estrella se expandirá lo suficiente en ese punto como para consumir físicamente al planeta Mercurio.
A medida que el sol se hincha, su gravedad superficial disminuirá: la fuerza de la gravedad se debilita con la distancia. Junto con la feroz luminosidad, esta gravedad debilitada provocará que fuertes vientos de gas salgan de su superficie. Durante el tiempo que le llevará alcanzar la cima de la etapa de gigante roja, el sol perderá más de una cuarta parte de su masa total a causa de estos vientos.
Mientras tanto, el helio seguirá acumulándose en su núcleo y se calentará más. Aproximadamente 1.300 millones de años después de quedarse sin hidrógeno, la temperatura del núcleo alcanzará unos 100 millones de grados C, lo suficientemente alta como para comenzar a fusionar el helio en carbono y oxígeno. En realidad, esto producirá menos energía que la fusión de la capa de hidrógeno, por lo que el Sol se reducirá a unas 10 veces su tamaño actual y su superficie se volverá más caliente y más azul. La fusión continuará de manera constante durante 100 millones de años, hasta que el sol se quede sin helio disponible en el núcleo.
Entonces se desarrollará una semirepetición de acontecimientos anteriores. Esta vez, el carbono y el oxígeno se acumularán en el núcleo, donde se calentarán y provocarán la fusión del helio en una capa circundante (y la fusión del hidrógeno en una capa alrededor). El sol volverá a hincharse, haciéndose incluso más grande que antes: casi 200 veces su diámetro actual. Disparará energía a 2.000 veces su velocidad actual, enfriándose y enrojeciendo una vez más. Esto se llama fase asintótica de rama gigante de la vida del sol, y esta fase también irá acompañada de poderosos vientos estelares.
A medida que esos vientos se lleven aún más masa, la atracción gravitacional del Sol disminuirá, volviéndose tan débil que los planetas comenzarán a moverse hacia afuera. Esta migración no salvará a Venus, que, al igual que Mercurio, se consumirá. La Tierra puede lograr evitar ser devorada (la ciencia al respecto no está clara), pero poco importa: el sol gigante llenará casi la mitad del cielo de la Tierra y asará completamente nuestro planeta.
Sorprendentemente, empeora. La fusión de helio de la capa exterior es extremadamente sensible a la temperatura, e incluso pequeños cambios en el núcleo harán que la velocidad de fusión fluctúe enormemente. Cada vez que eso suceda, se emitirá un enorme pulso de energía que hinchará el sol y hará que su luminosidad se dispare. Después del cuarto (y último) pulso, el sol será más de 200 veces su tamaño actual y más de 5.000 veces más luminoso. Estos pulsos destruirán las capas exteriores restantes, exponiendo el núcleo: una bola de oxígeno y carbono ultradensa y extremadamente caliente, sólo del tamaño de la Tierra pero cientos de miles de veces más densa. Los astrónomos la llaman enana blanca.
En ese momento, a una edad de más de 12 mil millones de años, el sol estará esencialmente muerto. Al no generar más energía, se enfriará y oscurecerá durante miles de millones de años más hasta convertirse en una enana negra.
Admito que esto suena sombrío. Pero faltan eones, es tan remoto que, incluso si la humanidad sobrevive en ese futuro lejano, es imposible saber cómo será la existencia de nuestra especie. Quizás hace tiempo que hayamos encontrado una estrella diferente y más joven para hacer de nuestro hogar. Tal vez ni siquiera necesitemos uno para entonces.
La astrofísica nos muestra la inevitable línea de tiempo del sol, pero los humanos somos un poco más complejos. Nuestro propio futuro es mucho más complicado de predecir.
Mi agradecimiento al astrónomo Richard Pogge por las conversaciones sobre este tema hace algunos años; Los horarios enumerados anteriormente provienen de su maravillosa página que describe el futuro del sol.