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Cosas que tal vez no sabías de nuestra estrella, el Sol

Hay muchos estudios sobre la formación de nuestra estrella y como consecuencia la formación del sistema solar, pero uno reciente a partir de datos de la misión Gaia revela que nuestra estrella se pudo haber formado por el paso cercano de una galaxia enana que orbita continuamente nuestra galaxia, la galaxia Sagitario, que es una galaxia satélite de la Vía láctea. Es muy pequeña por eso está en el rango de galaxia enana, de echo tiene un diámetro de unos 10.000 años luz, se encuentra actualmente a 70.000 años luz de la Tierra y se mueve continuamente en una órbita polar sobre el disco galáctico a unos 50 000 años luz del centro de nuestra galaxia. El próximo choque ocurrirá en unos 100 millones de años y finalmente se fusionará con la Vía Láctea.

Esta pequeña galaxia realiza pasos periódicos por el disco de nuestra galaxia, la va moldeando y removiendo y agitando el gas y el polvo galáctico, en uno de esos pasos pudo haber sembrado la zona donde está actualmente el Sol y haber sido el detonante para la creación de estrellas y por consiguiente de sistemas planetarios.

Tenemos que remontarnos a hace aproximadamente 4600 millones de años cuando a partir de una nube molecular de gas y polvo se empezó a formar lo que hoy conocemos como el Sistema Solar. El detonante que hizo que la nube molecular colapsara dando origen a nuestro Sistema Solar era hasta la fecha un misterio, aunque habían hipótesis de que tal vez la explosión de una supernova cercana habría enviado una onda expansiva de gases calientes que se topó con la nube provocando su colapso. Sería una explicación del colapso que fue necesario para la formación del sistema Solar, pero este nuevo descubrimiento de la posible acción de la galaxia enana Sagitario es bastante posible.

Cuando la materia se comprime aparecen procesos energéticos enormes, partes de la nebulosa comienzan agregarse y la acción de la gravedad va formando la estrella, estos procesos concentran una enorme cantidad de calor, cuando se llega a la cifra mágica de los 10 millones de grados se desencadenan procesos nucleares (fusión nuclear) que hacen que la estrella se encienda. Con la fusión nuclear, el Sol convierte el hidrógeno en helio, y la masa restante del proceso se convierte en energía. Hay un equilibro entre la presión del interior de la estrella y la gravedad de la misma que evita que se colapse.

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Por tanto nuestra estrella es una enorme bola de gas compuesta por un 75% de hidrógeno y un 25% de helio. Libera plasma, que forma el viento solar (heliosfera). La Tierra está protegida por un campo magnético que repele ese viento solar, pero se cuela por los polos magnéticos terrestres, formando las auroras polares. Es una estrella amarilla de tipo G (enana amarilla) que se encuentra en la secuencia principal (90% de su vida). Después se irá enrojeciendo y agrandando (gigante roja), hasta que estalle y forme una nebulosa planetaria, quedando como una estrella enana blanca.

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El Sol observado en diferentes longitudes de onda por la sonda SOHO, imágenes de NASA.
Ciclo vida del Sol
Ciclo de vida del Sol, la escala está en miles de millones de años. Actualmente el Sol tiene 4600 millones de años. Sobre los 8 mil millones de años irá calentándose hasta convertirse en una gigante roja, cuando tenga la edad de 11 mil millones de años estallará y quedará en el centro una enana blanca.
Curiosidades sobre el Sol
  • El Sol está compuesto de hidrógeno (70%) y helio (28%).
  • El Sol es 109 veces más ancho que la Tierra y 330.000 veces más masivo.
  • El área de la superficie del Sol es 11,990 veces mayor que la de la Tierra.
  • La distancia media entre la Tierra y el Sol es una Unidad Astronómica (AU)
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El Sol y su comparación con la Tierra
  • El Sol es una esfera casi perfecta. Hay una diferencia de 10 kilómetros entre el diámetro polar y ecuatorial del Sol. Esto significa que es lo más parecido a una esfera perfecta que se ha observado en la naturaleza.
  • Cuando el Sol haya quemado todo su hidrógeno, continuará quemando helio durante 130 millones de años más. Durante este tiempo, se expandirá hasta el punto de envolver a Mercurio, Venus y la Tierra. En esta etapa se habrá convertido en una gigante roja.
  • El Sol algún día será del tamaño de la Tierra. Después de su fase de gigante roja, el Sol colapsará. Mantendrá su enorme masa con el volumen aproximado de nuestro planeta. Cuando esto suceda, se habrá convertido en una enana blanca.
  • La temperatura dentro del Sol puede alcanzar los 15 millones de grados centígrados. La energía se genera en el núcleo del Sol, por fusión nuclear, cuando el hidrógeno se convierte en helio. Los objetos calientes se expanden, el Sol explotaría si no fuera por su enorme fuerza gravitacional. La temperatura en la superficie del Sol se acerca a los 5.600 grados centígrados.
  • La luz del Sol tarda ocho minutos en llegar a la Tierra. El Sol está a una distancia promedio de 150 millones de kilómetros de la Tierra. La luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo. Dividir uno por otro nos da un tiempo aproximado de 500 segundos (ocho minutos y 20 segundos). Aunque esta energía llega a la Tierra en unos minutos, ya habrá tardado millones de años en viajar desde el núcleo del Sol hasta su superficie.
  • El Sol viaja a 220 kilómetros por segundo. Nuestra estrella está a unos 26.000 años luz del centro galáctico. El Sol tarda entre 225 y 250 millones de años en completar una órbita del centro de la  Vía Láctea .
  • La distancia del Sol a la Tierra cambia a lo largo del año. Esto se debe a que la Tierra viaja en una órbita elíptica alrededor del Sol. La distancia entre los dos cuerpos varía de 147 a 152 millones de kilómetros.
  • El Sol es de mediana edad. Con alrededor de 4.600 millones de años, el Sol ya ha consumido aproximadamente la mitad de su reserva de hidrógeno. Le queda suficiente para seguir quemando hidrógeno durante aproximadamente 5 mil millones de años. El Sol es actualmente un tipo de estrella conocida como enana amarilla.
  • El Sol tiene un campo magnético enorme. La energía magnética liberada por el Sol durante las tormentas magnéticas provoca erupciones solares. Vemos estos como manchas solares. En las manchas solares, las líneas magnéticas se retuercen y giran, como lo haría un tornado en la Tierra.
  • El sol genera viento solar. El viento es una corriente de partículas cargadas. Este viaja a aproximadamente 450 kilómetros por segundo a través del sistema solar. El viento solar ocurre cuando el campo magnético del Sol se extiende hacia el espacio.
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Para saber más:

Las manchas solares

La sonda Solar Orbiter y sus descubrimientos

La sonda SOHO

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¿Cuánto tiempo habrá vida en la Tierra?

La Tierra podría seguir albergando vida durante al menos otros 1.750 millones de años, siempre que no ocurra algún holocausto nuclear, el choque de algún asteroide o cometa, o algún otro desastre natural. Pero incluso sin estos dramáticos escenarios apocalípticos , las fuerzas astronómicas eventualmente harán que el planeta sea inhabitable, se calcula que entre 1,75 mil millones y 3,25 mil millones de años a partir de ahora, la Tierra viajará fuera de la zona habitable del sistema solar y entrará en la llamada «zona caliente».

Nuestro precioso planeta: Photo by Pixabay on Pexels.com

En la zona habitable, un planeta (ya sea en este sistema solar o en uno sistema de otra estrella) está a la distancia justa de su estrella para tener agua líquida, aunque por ejemplo Venus y Marte no tienen agua líquida pese a estar en la zona de habitabilidad, esto es porque su atmósfera se lo impide, sí tuvieran una atmósfera como la nuestra podría haber agua líquida. 

Más cerca del Sol, en la «zona caliente», los océanos de la Tierra se evaporarían. Por supuesto, las condiciones para la vida compleja, incluidos los humanos, se volverían insostenibles antes de que el planeta entrara en la zona caliente.

La evolución de la vida compleja en la Tierra sugiere que el proceso requiere mucho tiempo. Las células simples aparecieron por primera vez en la Tierra hace casi 4 mil millones de años. Hace 400 millones de años había insectos, dinosaurios hace 300 millones de años e incluso flores hace 130 millones de años. Los humanos modernos solo hemos existido durante los últimos 200.000 años. La vida útil de la zona habitable de la Tierra es de hasta 7.790 millones de años. (Se estima que la Tierra tiene unos 4.600 millones de años). En ese tiempo han ocurrido millones de eventos evolutivos, por tanto antes del final de la Tierra pueden ocurrir muchos más incluso que algún día algunos privilegiados abandonen nuestro planeta y viajen a otros planetas del sistema solar o de otras estrellas cercanas.

Veamos que ocurrirá con la Tierra y el Sol dentro de 1.750 millones de años:

1) Aproximadamente en 1.700 millones de años a partir de ahora, el sol comenzará a cambiar. A medida que se gasta el combustible de hidrógeno en su núcleo, la combustión se extenderá hacia la superficie. Esto hará que el sol comience a crecer y se haga más brillante.

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2) La temperatura superficial media de la tierra aumentará a unos 75 ºC. Los océanos de la tierra se evaporarán. El planeta se convertirá en un desierto sin vida.

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3) A la edad de unos 11-12 mil millones de años el sol expandirá su superficie. Será 166 veces más grande que el sol que conocemos ahora, sera una gigante roja.

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4) Después se reducirá en tamaño. Comenzará un período que durará unos 110 millones de años durante los cuales se producirán pocos cambios.

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5) El sol crecerá a un tamaño enorme con los últimos restos de helio e hidrógeno que se lanzaran al espacio. Será 180 veces más grande que el sol que conocemos y miles de veces más brillante. Grandes cantidades de su atmósfera se arrojaran al espacio, hasta que se pierda casi la mitad de su masa.

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6) La cáscara fina del helio restante que rodea el núcleo de carbono-oxígeno se volverá inestable. El sol comenzará a pulsar violentamente. Se convertirá en una nebulosa con una estrella enana en su centro.

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Este será el final de nuestra estrella, puede que estos otros restos vuelvan a convertirse en otra estrella que forme nuevamente planetas y por consiguiente vida. El Universo es así, una continua sucesión de creación y destrucción de estrellas, es un Universo vivo e increíble. Disfrutemos de nuestro planeta, aun nos quedan miles de millones de años de disfrute, siempre que no lo destruyamos nosotros antes.

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La sonda Solar Orbiter está dando grandes resultados en la observación del Sol

Los datos de Solar Orbiter han hecho posible calcular la región de origen del viento solar que golpea la nave espacial e identificar esta «huella» en las imágenes de detección remota. En un ejemplo estudiado en junio de 2020, la huella se ve en el borde de una región llamada «agujero coronal», donde el campo magnético del Sol llega al espacio, permitiendo que fluya el viento solar.

El campo magnético de un agujero coronal es diferente al del resto del Sol. En lugar de regresar a la superficie, estas líneas de campo magnético permanecen abiertas y se extienden hacia el espacio. Por el momento aún no sabemos dónde se vuelven a conectar. Estas líneas abiertas del campo magnético hacen que se forme un agujero coronal, donde el viento solar puede escapar a altas velocidades. Cuando un agujero coronal se coloca cerca del centro del disco solar que mira hacia la Tierra, estos gases calientes fluyen hacia la Tierra a una velocidad mayor que el viento solar regular y causan perturbaciones geomagnéticas en la Tierra con una mayor actividad auroral. Dependiendo del tamaño y la ubicación del agujero coronal en el disco, se puede esperar más o menos actividad auroral. Los agujeros coronales grandes a menudo dan como resultado un viento solar más rápido que los agujeros coronales más pequeños.

Los agujeros coronales pueden desarrollarse en cualquier momento y lugar del Sol. Los agujeros coronales en los polos solares son los más estables, especialmente en los años cercanos al mínimo solar, pero rara vez influyen en nuestro planeta. Solo si estos agujeros coronales crecen y se expanden hacia latitudes más bajas, a veces experimentamos el flujo de viento solar de alta velocidad que proviene de estos agujeros coronales polares. Estas extensiones hacia latitudes más bajas a veces pueden desconectarse del agujero coronal polar y convertirse en una estructura aislada por sí misma. Los agujeros coronales a menudo persisten durante semanas o meses y cambian de forma y tamaño a medida que pasa el tiempo. Los agujeros coronales también pueden desarrollarse de forma aislada de los agujeros coronales polares, lo cual es más común en los años inmediatamente anteriores y posteriores al mínimo solar.

Las primeras imágenes de la misión mostraron una multitud de lo que parecían ser pequeñas erupciones solares que estallaban en la superficie del Sol. Los científicos las llamaron fogatas porque aún no se conoce la energía exacta asociada con estos eventos. Sin la energía, aún no está claro si son el mismo fenómeno que otros eventos eruptivos de menor escala que han sido vistos por otras misiones. Lo que hace que todo sea tan tentador es que durante mucho tiempo se pensó que existían «nano-llamaradas» a pequeña escala en el Sol, pero nunca antes habíamos tenido los medios para ver eventos tan sumamente pequeños.

Esto es importante porque se teoriza que las nano-llamaradas son responsables de calentar la corona, la atmósfera exterior del Sol. El hecho de que la corona esté a aproximadamente un millón de grados centígrados mientras que la superficie tiene solo unos 5000 grados sigue siendo uno de los problemas más desconcertantes de la física solar actual. Investigar este misterio es uno de los objetivos científicos clave de Solar Orbiter.

Créditos: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD / WRC, ROB, UCL / MSSL, LFO / IO; colegio Imperial

Durante la fase científica principal que sigue, la nave espacial se acercará a 42 millones de kilómetros a la superficie del Sol, que está más cerca que el planeta Mercurio. La nave espacial alcanzará su próximo perihelio a principios de 2021. Durante el primer acercamiento de la fase científica principal, a principios de 2022, se acercará a 48 millones de kilómetros.
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Solar Orbiter abordará grandes preguntas en la ciencia del Sistema Solar para ayudarnos a comprender cómo nuestra estrella crea y controla la burbuja gigante de plasma que rodea todo el Sistema Solar e influye en los planetas dentro de él. Sus principales objetivos también son estudiar el Sol de cerca, tomar imágenes de alta resolución de los polos del Sol por primera vez y comprender la conexión Sol-Tierra.

Tenemos a nuestra disposición, para los más curiosos una herramienta interactiva llamada’ Dónde está el Orbitador Solar ‘ donde te permite explorar la trayectoria de la misión, incluidos los sobrevuelos de asistencia por gravedad y seguir la posición de la nave espacial todos los días de su viaje: https://solarorbiter.esac.esa.int/where/

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La sonsa SOHO ha descubierto 4000 cometas

La sonda SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) una sonda de observación del Sol ha descubierto casi 4000 cometas.

Desde su lanzamiento hace 25 años, la NASA y el Observatorio Solar y Heliosférico de la Agencia Espacial Europea han descubierto 3950 cometas. La misión utiliza el instrumento LASCO (The Large Angle and Spectrometric Coronagraph) que bloquea el disco solar, por lo que es más fácil ver la corona de plasma y polvo alrededor del Sol, normalmente sólo visible durante los eclipses solares. Este instrumento también ofrece un gran campo de visión de la región alrededor del Sol con lo que es fácil observar cometas.

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Observación de un cometa por la sonda SOHO, créditos imagen: SOHO-NASA

La misión de SOHO es observa el disco solar y su entorno, el seguimiento del flujo de salida constante de partículas conocidas como viento solar, así como  eyecciones de masa coronal o CME. En sus dos décadas en órbita, SOHO ha abierto una nueva era de observaciones solares, entendiendo mucho más a la nuestra estrella, el Sol.

SOHO no fue diseñado para observar cometas, pero debido a su amplia visión de los alrededores del sol puede detectar fácilmente, debido a su enfoque cercano con el sol, un tipo especial de cometa llamado sungrazer (cometas que pasan rasantes al Sol). El gran éxito de SOHO como buscador de cometas depende de las personas que analizan continuamente todos sus datos.

Es una tarea abierta al mundo ya que los datos están a disposición del público en tiempo casi real. Un grupo de voluntarios, astrónomos aficionados, se dedican a la búsqueda de los datos a través del Proyecto Sungrazer financiado por la NASA. El 95 por ciento de los cometas detectados por  SOHO se han encontrado por estos ciudadanos científicos. Sí quieres informarte sobre esta colaboración tan interesante este es el enlace al proyecto de detección de cometas rasantes; Proyecto Sungrazer:         http://sungrazer.nrl.navy.mil/

Observar estos cometas rasantes ayuda a aprender mucho más sobre nuestro sol. Sus colas de gas ionizado iluminan los campos magnéticos alrededor del sol, actuando como trazadores de estos campos invisibles. Las colas cometarias actúan como lineas de viento gigantes del viento solar, mostrando a los investigadores los detalles del movimiento del viento solar.

Para saber más:

Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASAKarl. Battams (Laboratorio de Investigación Naval): Científico principal
Genna Duberstein (ADNET): Productor principal, animador Scott Wiessinger (USRA): Narrador Genna Duberstein (ADNET)

Para saber más:

El Sol en directo desde la sonda SOHO

Observatorio SOHO

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La estrella RS Puppis y su precioso eco de luz

En esta impresionante imagen obtenida con el Telescopio Espacial Hubble podemos observar la brillante estrella del hemisferio sur RS Puppis observable en la constelación de la Popa (Puppis). Se aprecia también con un enorme y maravilloso envoltorio de polvo reflectante de luz iluminado por la estrella.

Créditos:
NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) – Hubble/Europe Collaboration; Acknowledgement: H. Bond (STScI and Pennsylvania State University)

Ese curioso y apoteosico envoltorio son espesas y oscuras nubes de polvo que permiten mostrar un fenómeno conocido como eco de luz con una claridad sorprendente. Los ecos de luz se producen cuando el destello inicial que parte de un objeto que incrementa su brillo súbitamente se refleja en el polvo interestelar que se encuentra en el medio. La luz del destello inicial alcanza al observador en primer lugar, mientras que la reflejada en el polvo u otros objetos situados entre la fuente y el observador comienza a llegar poco después. Puesto que esta luz ha viajado hacia adelante y alejándose de la estrella, provoca la ilusión de un eco que se expande más rápido que la velocidad de la luz. Estos brillos en el polvo permite a los astrónomos estudiar como ha evolucionado el polvo que rodea al objeto.

Un ejemplo de ecos de luz: La evolución del eco de luz alrededor de V838 Monocerotis:

RS Puppis es diez veces más masiva que el Sol y 200 veces más grande es además una de las estrellas más luminosas de la clase estrellas cefeidas variables. Su brillo intrínseco promedio es 15.000 veces mayor que la luminosidad del nuestra estrella. A medida que avanzan las estrellas variables, las cefeidas tienen períodos comparativamente largos: el RS Puppis, por ejemplo, varía en brillo en casi un factor de cinco cada 40 días más o menos.

Las estrellas Cefeidas son estrellas variables muy luminosas, de 500 a 300.000 veces más grandes que el Sol. Son variables pulsantes que se expanden y encogen en un corto período de tiempo siguiendo un patrón específico. Los astrónomos pueden realizar mediciones de distancia a una cefeida midiendo la variabilidad de su luminosidad, lo que las hace muy valiosas para la ciencia. De echo fue el estudio de una estrella Cefeida la que nos cambio la visión del Universo, lo hizo el famoso astrónomo estadounidense  Edwin Hubble.
Hasta principios del siglo XX, se pensaba que nuestra Galaxia era el Universo. Estudios de luminosidad de estrellas Cefeidas realizados por el Edwin Hubble demostraron que existen estructuras muy lejanas, exteriores a la vía láctea, la llamada en la época “nebulosa de Andrómeda” no era más que otra galaxia a 2.4  millones de años luz. Por tanto descubrimos que nuestra galaxia era una más de las otras miles de millones de nuestro Universo.

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