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La idea de que el Sol podría explotar como una supernova parece un argumento sacado de una novela de ciencia ficción. En realidad, la muerte explosiva de una estrella requiere una masa al menos diez veces mayor que la del Sol. En consecuencia, el Sol nunca se convertirá en supernova. Incluso si así fuera, el abrumador flujo de neutrinos destruiría la Tierra mucho antes de que nos alcanzaran las ondas de choque.
En cambio, la desaparición del Sol será una serie lenta e inexorable de fases. A continuación describimos las etapas clave, desde el aumento gradual de la luminosidad hasta el eventual desvanecimiento de la enana blanca hasta convertirse en una enana negra.
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El núcleo del Sol fusiona hidrógeno en helio mediante fusión nuclear, alimentando la estrella. Desde su nacimiento hace 4.600 millones de años, la producción del Sol ha aumentado aproximadamente un tercio. Los astrofísicos proyectan que el Sol se iluminará aproximadamente un 10% cada mil millones de años a partir de entonces. Este aumento constante intensificará el efecto invernadero de la Tierra, derretirá los casquetes polares y, en 1.000 a 2.000 millones de años, hervirá los océanos. Una vez que desaparezca el vapor de agua, el planeta será un mundo desértico y sin vida, parecido al Venus actual.
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Hoy en día, alrededor del 70% del núcleo del Sol sigue siendo hidrógeno y el resto ya se ha convertido en helio. Cuando el hidrógeno del núcleo se agota (un proceso que se espera que dure unos cinco mil millones de años), la gravedad supera la presión exterior. El núcleo se contrae y se calienta, mientras que la fusión del helio se enciende en las capas exteriores. Esto marca el final de la fase de secuencia principal del Sol.
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A medida que el núcleo se contrae, la envoltura exterior del Sol se expande dramáticamente. La temperatura de la superficie se enfría, lo que hace que la luz del Sol pase de blanca a roja intensa. El radio podría aumentar entre 100 y 1000 veces su tamaño actual. Mercurio, Venus y probablemente la Tierra quedarán sumergidos o quemados. La zona habitable se desplazará hacia afuera, lo que potencialmente calentará los objetos distantes del Cinturón de Kuiper y los convertirá en océanos transitorios.
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Después de aproximadamente mil millones de años como gigante roja, el Sol se deshará de sus capas exteriores, creando una nebulosa planetaria brillante. El núcleo restante (ahora una enana blanca) tendrá una masa de aproximadamente 0,6 M☉ y un radio comparable al de la Tierra. Aunque las temperaturas de la superficie pueden alcanzar ~200.000°F, el núcleo se enfriará durante miles de millones de años a medida que cese la fusión.
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Sin fusión nuclear, una enana blanca pierde gradualmente su calor residual. En billones de años, se enfriará lo suficiente como para convertirse en una enana negra, un remanente denso e invisible compuesto principalmente de carbono y oxígeno. Ninguna estrella en el Universo observable ha alcanzado todavía esta etapa, y el Universo en sí tiene sólo 13.800 millones de años.
