Algún día, probablemente miles de millones de años a partir de ahora, nuestro sol morirá. Sin embargo, lo que le sucede exactamente al sol al final de su larga vida ha sido objeto de debate. Nuevas observaciones reportadas en un estudio en la revista Nature revelan que la mayoría de las estrellas, incluido el sol, probablemente se convertirán en cristales espaciales gigantes del tamaño de la Tierra que marcarán el lugar donde alguna vez estuvo nuestro sistema solar.
El hallazgo proviene del Telescopio Espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, que examinó de cerca el color y el brillo de 15, 000 remanentes de estrellas conocidos como enanas blancas dentro de unos 300 años luz de la Tierra. Hace cincuenta años, los astrónomos predijeron por primera vez que, al final de la vida de una enana blanca, se enfriaría lo suficiente como para pasar de un líquido a un sólido y cristalizar, pero no tenían pruebas. Este nuevo estudio brinda la primera evidencia observacional de que los remanentes estelares realmente se enfrían en bolas de discoteca cósmicas.
De hecho, el autor principal y astrónomo Pier-Emmanuel Tremblay de la Universidad de Warwick le dice a Deborah Netburn en The Los Angeles Times que la mayoría de las estrellas en el universo conocido eventualmente se cristalizarán.
"En decenas de miles de millones de años a partir de ahora, el universo estará hecho en gran parte de densas esferas de cristal", dice. "En el futuro, estos objetos serán completamente dominantes".
Entonces, ¿qué es una enana blanca? Básicamente, es una de las etapas finales de la vida de una estrella. Las estrellas de tamaño mediano alimentan su existencia al fusionar hidrógeno en helio en sus núcleos sobrecalentados. La energía y la presión liberadas por esas reacciones nucleares generan calor y presión externa para mantener estable la estrella. Eventualmente, sin embargo, las estrellas de tamaño pequeño a mediano, definidas como cualquier cosa con una masa menor a aproximadamente 8 veces la masa de nuestro sol, convertirán la mayor parte de su hidrógeno en helio. La presión de esas reacciones no podrá superar la fuerza de gravedad del núcleo de la estrella. La estrella comenzará a colapsarse sobre sí misma, luego comenzará a calentarse nuevamente y comenzará a fusionar su último hidrógeno restante fuera del núcleo en un caparazón ardiente que hace que la estrella se expanda masivamente en un gigante rojo. Eso se calentará lo suficiente como para fusionar su núcleo de helio en los elementos más pesados, oxígeno y carbono. Después de eso, volará sus capas externas, y lo que queda es una enana blanca, o el núcleo gastado de la estrella que se enfriará lentamente durante varios miles de millones de años.
Según Netburn, si las enanas blancas simplemente se enfriaran con el tiempo y no se convirtieran en cristales, las estrellas cambiarían de color y perderían brillo en un camino suave y predecible, cambiando de azul a naranja a rojo a medida que se enfriaran.
Pero los datos del telescopio Gaia mostraron que muchas enanas blancas dejaron de enfriarse durante millones y, a veces, miles de millones de años en lugar de seguir ese camino predecible y, en cambio, liberaron energía. La explicación más razonable es que durante ese período de tiempo la enana blanca se está cristalizando, un proceso que emite energía.
"Vimos una acumulación de enanas blancas de ciertos colores y luminosidades que de otro modo no estarían vinculadas en términos de su evolución", dice Pier-Emmanuel en un comunicado de prensa. "Nos dimos cuenta de que esta no era una población distinta de enanas blancas, sino el efecto del enfriamiento y la cristalización previsto hace 50 años".
Algunos investigadores creían que si las enanas blancas cristalizaran, la energía emitida por el proceso sería demasiado pequeña para que los astrónomos la detectaran. Pero ese no es el caso, y la energía emitida durante el proceso está en el extremo superior de las predicciones. En otro comunicado de prensa, Tremblay dice que probablemente tenga que ver con la composición de los enanos.
“No solo tenemos evidencia de liberación de calor después de la solidificación, sino que se necesita una liberación de energía considerablemente mayor para explicar las observaciones. Creemos que esto se debe a que el oxígeno cristaliza primero y luego se hunde hasta el núcleo, un proceso similar a la sedimentación en el lecho de un río en la Tierra ”, dice. "Esto empujará el carbono hacia arriba, y esa separación liberará energía gravitacional".
Si bien saber que estas estrellas se convierten en esferas de cristal es bastante interesante, tiene ramificaciones prácticas para los astrónomos. Como se sabía que las enanas blancas se enfriaban a un ritmo constante, a menudo se usan para fechar cúmulos estelares. Pero la velocidad a la que cristaliza una enana blanca depende de su masa, con estrellas más grandes que pasan por el proceso de cristalización después de mil millones de años, mientras que las estrellas más pequeñas podrían tardar miles de millones de años más en comenzar la cristalización. Los investigadores dicen que necesitan crear mejores modelos de cómo cristalizan estas estrellas para usarlas para fechar mejor los cúmulos estelares.
La Tierra todavía tiene algo de tiempo antes de que el Sol se convierta en una enorme lámpara de araña. Se estima que tomará alrededor de 5 mil millones de años antes de quemar su combustible y convertirse en una enana blanca, y tomará otros 5 mil millones de años enfriarse y cristalizarse.
