Ciencias Exactas y Naturales

(PP-EN-27-AG) La vida secreta del Sol

Asesor: Myrna Veronica Fernandez Mendez

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Resumen

Comparado con los mil millones de estrellas del universo, el Sol pasa desapercibido. Sin embargo, para la Tierra y otros planetas de alrededor, el Sol es un poderoso centro de atención: su luz da vida, calor y mantiene unido el sistema solar.

Al igual que muchas otras fuentes de energía, el Sol no es eterno. Ya tiene 4,5 mil millones de años y ha utilizado casi la mitad del hidrógeno de su núcleo, por lo que se agotará en algún momento.

Hubo un tiempo en que los astrónomos pensaban que el Sol era una estrella corriente de vida poco interesante.

Sin embargo, se ha descubierto que el Sol tuvo una «madre» y un buen número de «hermanas», a una de las cuales incluso podría haberle robado un planeta.

Al morir, algunas estrellas similares al Sol pueden sembrar material para futuras generaciones estelares. Los investigadores aún ignoran si ese será el destino del Sol.

Debido a este razonamiento, hemos desarrollado la siguiente investigación.

Pregunta de Investigación

¿Algún día se va a apagar el Sol?

Planteamiento del Problema

Un equipo internacional de astrónomos de la Universidad de Mánchester logró predecir qué ocurrirá cuando la vida de la estrella central en nuestro sistema planetario se extinga.

Lo que descubrieron es que el Sol se transformará en un anillo luminoso de gas y polvo interestelar, conocido como nebulosa planetaria.

Antecedentes

En el principio no había nada más que frío y oscuridad entre los átomos que acabarían convirtiéndose en el sistema solar. Hace 4600 millones de años no existía el Sol, solo una rala nube formada por los restos de estrellas más antiguas, con elementos forjados en cataclismos anteriores. Entonces, sucedió algo.

Quizá la gravedad de algún nómada celeste sacudió la nube. O tal vez el viento de una estrella más distante arrastró sus átomos, como la brisa amontona las hojas. Sea como fuere, estos comenzaron a concentrarse hasta que el material se calentó lo suficiente para que el hidrógeno se fusionara y se convirtiera en helio. Había nacido el Sol, y no mucho después lo haría la Tierra. Menos de mil millones de años más tarde surgieron las primeras formas de vida, al menos en este planeta. Y aquí estamos hoy.

Esta historia es la que ha contado la ciencia durante décadas: el nacimiento del Sol, una época aburrida y luego la aparición de la vida. Sin embargo, los nuevos telescopios espaciales, el floreciente campo de la cosmoquímica y algunas técnicas genealógicas inspiradas en la biología están ayudando a reescribir una biografía mucho más rica. Hoy sabemos que nuestra estrella no siempre fue solitaria. Una vez tuvo hermanas, e incluso podría haber adoptado uno de sus planetas. Y también tuvo, a falta de una palabra menos antropomórfica, una madre: una estrella gigante cuya corta vida enriqueció el material embrionario del sistema solar. Dicho material pudo haber permanecido aislado del resto de la galaxia durante al menos 30 millones de años; una gestación prolongada que no deja traslucir lo rápido que el Sol formó los planetas.

Incluso la futura muerte del Sol está adquiriendo una nueva dimensión. Dentro de unos 5000 millones de años agotará sus reservas de hidrógeno, se enfriará y se hinchará hasta convertirse en una gigante cuyo borde exterior podría tragarse la Tierra. Pero aún se ignora cómo afectarán los estertores del Sol al medio interestelar, a la formación de futuras estrellas y a la galaxia en su conjunto. Es posible que el propio Sol se convierta en «madre» y propicie la formación de nuevas estrellas, y quizá se rodee de nuevos planetas antes de morir.

Aprender más sobre el pasado, el presente y el futuro del Sol no solo está reescribiendo nuestra historia. Solo hay una estrella que podemos conocer de cerca. Lo que averigüemos sobre ella arrojará luz sobre las demás.

 

El árbol genealógico del Sol

Decenas de millones de años antes de que se encendiera el Sol, sus antepasadas dominaban el vecindario galáctico. Estas fueron las tatara…tataranietas de las primeras estrellas de la galaxia, y en su generación había decenas de miles de ellas. Unos pocos millones de años después de nacer, algunas comenzaron a morir. Sus violentos finales sembraron el entorno con elementos pesados, como el hierro y el aluminio. Los restos de estos astros dieron lugar a generaciones posteriores de estrellas; entre ellas, las antepasadas del Sol.

 

Desde la formación de la Tierra, hace 4600 millones de años, el Sol ha estado en el centro del Sistema Solar dando luz y calor, y se ha mantenido tal y como hoy lo conocemos. Los astrónomos calculan que todavía le quedan 5 mil millones de años más hasta que comience a tener reacciones violentas y explosivas hasta convertirse en una gigante roja, luego en una nebulosa planetaria y posteriormente, en una enana blanca, el destino final de las estrellas como el Sol.

En el ciclo de conferencias del Instituto de Astronomía de la UNAM, El Universo, los viernes, la doctora Silvia Torres Castilleja habló sobre La vida íntima de las estrellas, desde su formación hasta su muerte.

Nacer y brillar

Las estrellas nacen por la presencia en el espacio de una “nube de hidrógeno grande, tenue y de mucha masa”, que se contrae por la atracción gravitacional. La densidad aumenta progresivamente, con una mayor velocidad en el centro que afuera, generando así un núcleo muy caliente que recibe el nombre de protoestrella. Las reacciones nucleares comienzan, elevan la presión y la temperatura, hasta que la fusión del hidrógeno se estabiliza; entonces nace una estrella.

La cantidad de combustible es lo que determina su tamaño, tiempo de vida y comportamiento, destacó la astrónoma. Las más grandes tienen de 20 a 15 veces la masa del Sol; luego están las que son como él, las más comunes, y finalmente las más pequeñas, como las de 0.8 veces la masa del Sol. Estas últimas gastan tan poco combustible, ya que sus procesos físicos son lentos.

La vida de nuestro Sol está a la mitad. Dentro de unos 5 millones de años se le acabará el hidrógeno y crecerá como una gigante roja. Posteriormente, convertirá lo poco que le queda de hidrógeno y lo transformará en carbón, para quedarse como una gigante amarilla por 2 mil millones de años. Terminado este tiempo, se transformará en una gigante roja y luego se dividirá en dos: una nebulosa planetaria y una enana blanca.

En cambio, las estrellas más grandes son las más brillantes, pero las menos frecuentes. Realizan los procesos energéticos tan rápidamente que la enorme cantidad de combustible que tienen, lo gastan de manera desmedida. Por este motivo, su tiempo de vida es el más corto: 3 millones de años. Cuando explotan pueden generar hoyos negros o supernovas.

Silvia Torres, quien será presidenta de la Unión Astronómica Internacional para el año 2015, explicó que a partir de átomos de hidrógeno que están chocando continuamente se genera deuterio, el primer componente de la fusión. El deuterio choca con otro átomo de hidrógeno y se construye helio-3; este a su vez choca con otro átomo y forman helio-4. Esto ocurre en el interior de las estrellas hasta que se forman todos los elementos químicos que hay en la tabla periódica, desde el hidrógeno hasta el hierro.

“Esto no es un proceso fácil, pero el centro del Sol es tan denso y tan caliente, que las partículas se están bombardeando a alta velocidad. En el interior está ocurriendo el equivalente a la explosión de 100 mil millones de bombas de hidrógeno”.

Supernovas, evidencia de la muerte de una estrella

Las supernovas son un fenómeno súbito, que le sucede a las estrellas que tienen de 20 a 15 veces la masa del Sol cuando se les acaba el combustible. Estas se van poniendo cada vez más calientes y transforman su hidrógeno en todos los elementos químicos que hay en la tabla periódica hasta llegar al hierro. Entonces, como el hierro no puede convertirse en otro elemento, la estrella se queda sin combustible, entra en crisis y se desploma.

El desplome súbito lleva a una explosión que rompe a la estrella y deja solo gases calientes cargados eléctricamente, razón por la que brillan. El gas resultante enriquece a otras estrellas o cuerpos celestes cercanos, completando un ciclo de vida. Un ejemplo es la Nebulosa de Cangrejo, que representa los restos de una supernova que fue observada y registrada en 1054 por los chinos; es una de las 7 que la humanidad ha constatado.

Esta explosión forma el resto de los elementos químicos que no se pudieron generar cuando la estrella estaba viva, lo que significa que todos los elementos de la tabla periódica se forman durante la vida y con la muerte de las estrellas. Todo lo que conocemos está hecho de algún elemento que se formó por una estrella: nuestros huesos están hechos de calcio, la madera de los árboles está hecha de carbón, el agua está hecha de oxígeno e hidrógeno. En otras palabras, “somos polvo de estrellas”.

Objetivo

Quiero saber si es posible que el Sol se extinga y, de ser así, ¿Qué pasaría con todo nuestro sistema solar y con la galaxia?

Justificación

Elegí este tema porque leí en un cuento del sistema solar que después de 5000 millones de años el Sol se enfriará y se hinchará, lo que ocasionará que al aumentar su tamaño, la Tierra sea absorbida.

Hipótesis

Si el Sol se extingue, entonces la vida de nuestro sistema solar terminará.

Método (materiales y procedimiento)

Realicé mi investigación en bibliotecas digitales de universidades privadas, así como también hice uso de material informativo que tienen mis papás en casa.

Debido a la situación que aún estamos viviendo, toda mi investigación se realizó a través de internet.

Galería Método

Resultados

Después de revisar y analizar toda la información recopilada, confirmo que mi hipótesis es correcta, ya que, si el sol se extingue, la vida de nuestro planeta se acabará; por otra parte, de acuerdo con las investigaciones y predicciones que los astrónomos han realizado, aún falta muchísimo tiempo para que eso suceda.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

  1. Nuestro Sol se encuentra bien acompañado: tan solo la Vía Láctea cuenta con más de 200.000 millones de estrellas, y el Sol es una de ellas. Todas las estrellas que podemos ver a simple vista se hallan en la Vía Láctea.
  2. La masa de una estrella (es decir, toda la materia que contiene) determina su temperatura, su luminosidad y su color, así como el modo en que vivirá y morirá.
  3. Las estrellas más calientes y masivas son brillantes y azules, mientras que las estrellas más frías y menos masivas son tenues y rojas. Las estrellas amarillas, como nuestro Sol, se encuentran a medio camino.
  4. Alrededor del 99 por ciento de las estrellas, incluido nuestro Sol, se convertirán en enanas blancas al final de su vida. Solo alrededor del uno por ciento de las estrellas son lo bastante masivas como para explotar en forma de supernova.
  5. El Sol da una vuelta alrededor de su eje aproximadamente cada 27 días.
  6. El Sol se encuentra a unos 150 millones de kilómetros de la Tierra y tiene casi 5.000 millones de años de antigüedad.
  7. La principal energía que la Tierra recibe del Sol es la energía radiante, o luz solar.

Bibliografía

  • Stuart, R.T. (2003). Nuestro sistema solar y su lugar en el cosmos. Ediciones AKAL. Madrid. ISBN 8483231107.
  • Anguita Virella, F. y Castilla, G. (2010). Crónicas Del Sistema Solar. Madrid. Editorial Equipo Sirius. ISBN 8492509902.
  • Trigo, J.M. y Rodríguez, I. (2001). El Origen Del Sistema Solar. Editorial Complutense. Madrid. ISBN 8474916194.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography