8 jun. 2018

El día que Júpiter tenga la oportunidad de convertirse en Sol

De la nube primitiva de gas y polvo interestelar de la que se formó el Sistema Solar sólo hubo material para un Sol y no dos o más como ocurre en muchos otros sistemas planetarios. De hecho, las observaciones astronómicas muestra que podrían ser más comunes los sistemas binarios que las estrellas solitarias como nuestro Sol
Casi todo el material disponible de la región interior de la nube en colapso fue acaparado por el Sol en nacimiento, y el sobrante quedó para el disco protoplanetario.

Disco protoplanetario con una estrella recién nacida en su interior. Una imagen muy similar se habría visto del sistema solar hace unos 5 mil millones de años

Júpiter acretó el 70 % de la masa de ese material disponible para planetas y le bastó para terminar siendo padre de todos, el mayor, el gigante gaseoso por excelencia.
Pero sabemos que este tipo de gigante gaseoso tiene la composición necesaria iniciar las reacciones termonucleares que mantienen vivos a los soles, sólo que la masa no les es suficiente para lograrlo. Necesitan ser más grandes, más masivos.

¿Llegará el día en que Júpiter pueda obtener esa masa que le falta para convertirse en una estrella? O se quedará para siempre como el pichón de sol que nunca dejó el nido
Mientras el rey del sistema solar siga fusionando hidrógeno es muy difícil que Júpiter acapare las 13 veces su masa para siquiera convertirse en enana marrón; que si bien son cuerpos estelares fracasados, logran reacciones termonucleares al menos en el inicio de su evolución.

Izquierda una enana amarilla tipo solar. Siguiente: Una enana roja, con masas comprendidas entre las 80 a 500 veces la de Júpiter. Las siguientes cuatro son enanas marrones las cuales tienen un rango de masas que van desde las 13 veces la masa de Júpiter hasta las 75 u 80 veces. Las enanas marrones son estrellas fallidas que nunca entran a la serie principal. Pueden llegar a fusionar isótopos del hidrógeno como el deuterio o el tritio, incluso el litio pero ahí se quedan. Su núcleo nunca se calienta a más de los 3 millones de grados aproximadamente. Finalmente se ve a Júpiter, que nunca llegó siquiera a entrar en la categoría más baja de las enanas marrones, las que fusionan el deuterio nuclear en el comienzo de su evolución. Las enanas marrones pueden llegar a temperaturas muy bajas transcurridos algunos pocos millones de años, tan bajas como los 300 K, por eso las diferencias de color. Las más calientes se ven muy similares a las enanas rojas.
Si Júpiter quiere ser estrella necesitará alcanzar a un límite mucho más ambicioso: el de las 80 veces su masa aproximadamente. Este valor sí permitiría entrar definitivamente en el grupo de las enanas rojas. Siendo así, se daría el lujo incluso de reinar un tiempo enorme, quizás hasta unas 40 veces más que la vida del Sol cuando se extinga 

Pero, justamente, parece que quizás haya esperanzas para el gigante gaseoso después de todo; esperanza que hará acto de presencia en el futuro, cuando el Sol esté en su lecho de muerte. 

Dentro de unos 5 mil millones de años el sol aumentará cerca de 200 veces su radio cuando entre en la etapa final de su vida y se despida de la comodidad de la secuencia principal 

En esa lejana época se producirá una nebulosa planetaria a partir de las capas distendidas de lo que antes fue la fulgurante superficie del Sol, donde no ocurren reacciones de fusión nuclear. Él ya estará muerto, convertido en una resplandeciente enana blanca, mientras esas capas exteriores se expandirán de forma esférica, rumbo a los planetas exteriores. Los planetas interiores, incluso la Tierra habrán perecido para ese entonces consumidos por este viento solar que barrerá sus atmósferas y sus superficies por completo.

Cambio del sistema solar dentro de 12 mil 500 millones de años. El Sol aumentará unas
200 veces su radio llegando a la órbita terrestre y consumiendo a dos de los planetas interiores.


Esa nebulosa planetaria contendrá un 50 % de la masa del Sol, rica en hidrógeno. Esto es mucho más material del que Júpiter necesita para entrar en la categoría que siempre aspiró: el de un segundo cuerpo estelífero. Él sólo necesita acaparar 80 veces su masa o sólo un 15 % de esa nebulosa planetaria que le aportaría el Sol, el Rey muerto. 

¿Será posible que Júpiter comience un reinado como estrella a partir del cadáver del antiguo rey? ¿Qué mecanismos físicos necesitarían operar dentro de 5 mil millones de años para que el Sistema Solar reviva con el reinado de un nuevo monarca?

Ejemplos de distintos tipos de nebulosas planetarias. La nebulosa planetaria generada por el Sol será, según las simulaciones por ordenador a partir de su masa, de tipo esférica. Se estima que el Sol puede llegar a perder hasta un 50 % de su masa cuando se desprenda de sus capas exteriores luego de finalizada la etapa de fusión del helio, denominada flash del helio. Esta etapa es muy veloz, durando unos pocos miles de años. 
Lamentablemente para nuestro aspirante a estrella, los modelos teóricos indican que de no mediar una fuerza externa este viento solar sólo le aportaría a Júpiter una millonésima de su masa por acreción, y eso sin tener en cuenta que, por conservación del momento angular, todos los cuerpos se alejarían del antiguo Sol. Peor aún, está la posibilidad de que en lugar de agregarle, según la velocidad de expansión de la nebulosa planetaria, se le quitase parte de su atmósfera. 

¿Pero entonces eso es todo? ¿Las aspiraciones del padre de los dioses terminarán al terminar la vida del rey? 


No necesariamente, porque, como se mencionó, los modelos teóricos afirman eso siempre que no haya ocurrencia de alguna fuerza externa. 

¿Cuál podría ser la fuerza externa que cohesione esa nebulosa planetaria y la amontone en las inmediaciones de Júpiter? 

La muerte de otro sol. Una supernova lo suficientemente cercana como para iniciar el colapso de la nube de gas en forma de nebulosa planetaria emanada del Sol muerto. Este sería el escenario perfecto para que Júpiter suba al trono del Rey del Sistema Solar. La supernova, la muerte de una estrella mucho más masiva que nuestro Sol, tendría que ocurrir a una distancia corta y sería suficiente como para frenar la expansión de la nebulosa planetaria solar y con suerte acercarla a Júpiter para que la acrete.

Supernova tipo II. Representación de la supernova que dio origen a la Nebulosa del Cangrejo. La onda expansiva de una supernova cercana puede hacer colapsar una nube de gas preliminar y desencadenar la formación de estrellas. Una supernova típica puede emitir tanta energía como la que producirá el Sol en toda su etapa evolutiva, unos 1.4 Foes.

De hecho, se supone que la chispa que precisamente desencadenó la formación del sistema solar fue la explosión de una supernova cercana. Y recordemos, además, que Júpiter sólo necesitaría juntar un 15 por ciento de la masa de esta nebulosa. 

¿Qué probabilidad de ocurrencia tendría este evento? No alta, pero sí la suficiente como para no ser tendiente a cero. 

Supernovas cercanas habrá muchísimas de aquí a 5 mil millones de años. Que ocurra una justo en el corto tiempo que dura la generación de la nebulosa planetaria en las cercanías de Júpiter es difícil de predecir, pero no imposible de ocurrir. 

Habrá que esperar el paso de los años para que determinen si se cumplirá esta hipótesis. De existir, sólo los inmortales la podrán comprobar.

Prof. Mariano Miguel Lanzi

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