Sistema solar

Origen

El sistema solar en su inicio era una gran nube de gas y polvo (una nebulosa HII). En un momento dado por una influencia externa como, por ejemplo, una onda de choque de supernova, las partículas colisionan y se agrupan. Estas agrupaciones van generando que los grupos producidos vayan aumentando su masa y gravedad con cada partícula agregada.

En unos miles de años los impactos se tornan más energéticos calentándose el centro del objeto. Es una reacción en cadena: cada vez tienen mayor masa y gravedad lo que provoca mayor absorción de material hasta formar una protoestrella (estrella en fase muy inicial, que aún no ha iniciado la fusión nuclear).

Las partículas llegan de todas las direcciones pero la nube colapsada de la nebulosa tiene su propio momento angular. La mayoría de las partículas se cancelan por otras que llegan en dirección opuesta. Las que quedan son las que iban en la dirección general a la que iba la mayoría de ellas. Así se crea un disco protoplanetario, un disco aplanado que gira en un sentido.

Según se va estabilizando el material alrededor de la protoestrella. Este material inicia una nueva agregación en grupos que acabarán dando más estrellas (si hay suficiente material agrupado), dando un sistema binario o incluso pluriestelar, o planetas en caso contrario.

Por todo ello los planetas giran alrededor del Sol en el mismo sentido y en el mismo plano, salvo leves variaciones, como en el caso de Mercurio.

Cuando se descubrió Plutón (el noveno planeta durante décadas, se pudo observar que su plano de traslación alrededor de la estrella es muy diferente, y ello es la causa de que se crea que Plutón no fue generado en el sistema solar sino que fue atrapado posteriormente por la gravedad del Sol.

Alrededor de estos planetas se forma un disco (similar al protoplanetario) que hace que el planeta rote en la misma dirección que el disco. El material del disco finalmente forma lunas. Estos discos alrededor de los planetas aún pueden verse, como sucede con Saturno y sus anillos, por ejemplo.

Durante el inicio los planetas fueron bombardeados insistentemente por cometas y planetoides y este grado de impactos se ha ido reduciendo paulatinamente hasta la actualidad.

Esta auto-organización de estructuras emergentes se da en el resto de sistemas planetarios, que se ha visto que orbitan en el mismo plano alrededor de su estrella, incluso en las galaxias y el propio big-bang.

La distribución de los planetas se debe a que los metales y silicatos, gracias a sus puntos de ebullición más altos, podían existir en forma sólida cerca del Sol. Por ello los planetas del sistema solar interior son los rocosos. El hecho de que estos elementos no eran muy abundantes en el disco protoplanetario puede ser la causa de que el tamaño de los cuatro planetas más próximos al sol sean más pequeños que los gaseosos exteriores.

Sin embargo más alejados del Sol, en el sistema solar exterior, las temperaturas tan bajas permiten que los compuestos volátiles permanezcan sólidos. Estos hielos eran más abundantes por lo que el tamaño de los planetas de esta fría zona aumentó otorgándoles una masa suficiente como para poder capturar grandes atmósferas de hidrógeno y helio, originándose los gigantes gaseosos.

Los materiales que no llegaron a integrar planetas se ubicaron en las zonas llamadas cinturón de asteroides, cinturón de Kuiper y la Nube de Oort.

¿Y qué pasó con la protoestrella? Tras cincuenta millones de años, la densidad del hidrógeno y la presión en el centro de la protoestrella se hicieron tan grandes que comenzó la fusión termonuclear.​ La temperatura, la velocidad de reacción, la presión y la densidad aumentaron hasta alcanzar el equilibrio hidrostático: la presión térmica igualó a la fuerza de la gravedad. En ese momento, el Sol entró en la secuencia principal, y estará en ella unos diez mil millones de años.​ El viento solar formó la heliosfera que barrió los restos de gas y polvo del disco protoplanetario (y los expulsó al espacio interestelar), con lo que terminó el proceso de formación planetaria.

Final

Dentro de otros 5.000 millones de años el Sol habrá agotado sus reservas de hidrógeno y las habrá transformado en helio. Es el fin de la secuencia principal. El núcleo colapsará generándose mucha mayor energía e iniciando el crecimiento de la estrella hasta convertirse en una gigante roja. En este crecimiento desmesurado nuestra estrella llegará a ser doscientas veces más grande y 2.7800 veces más luminoso) y engullirá a Mercurio, Venus y a nuestro planeta Tierra.

La fase de gigante roja durará millones de años. Los planetas del sistema solar exterior se abrasarán por el calor y la radiación.

Durante un tiempo estará fusionando helio (generando carbono y oxígeno) por algún tiempo, pero al consumirse este se detendrá la fusión nuclear (el sol no tiene suficiente masa para provocar fusión de elementos pesados). Las capas exteriores se perderán en el espacio en forma de nebulosa planetaria quedando solo su núcleo en lo que se denomina enana blanca.

La enana blanca durará trillones de años pero su gravedad no podrá mantener cohesionado el sistema solar y desaparecerán heliosfera y heliopausa. Los restos del sistema solar quedarán bajo el influjo, no solo de las últimas oleadas de radiación del Sol, sino de los potentes rayos interestelares.

Según un artículo publicado el 29 de octubre de 2020 en The Astronomical Journal por astrónomos de las universidades de California y de Michigan (EE. UU.), a pesar de que, tras la conversión del Sol en enana blanca, las órbitas de Júpiter y Saturno se expandirán y estabilizarán, los planetas serán más susceptibles a perturbaciones de estrellas, las cuales que se acercan al sistema solar cada 23 años. Entonces se producirá una inestabilidad a gran escala, que culminará con la expulsión de todos los planetas menos uno en los siguientes 10.000 millones de años, y este último planeta en los 50.000 millones de años siguientes. Por tanto, estiman que el sistema solar se disolverá por completo en unos 100.000 millones de años, por tanto la vida dinámica esperada del sistema solar es mucho más larga que la edad actual del universo, pero es significativamente más corta que las estimaciones anteriores.

Finalmente los átomos que un día formaron nuestro sistema solar se esparcirán por la Vía Láctea. En todo caso, como decía Stephen Hawking, para cuando el Sol muera el ser humano podría llevar millones de años extinguido o incluso las criaturas que hayan dominado la Tierra después. Él entendía que la humanidad debía conquistar otros mundos, otros sistemas estelares, ya que «será sumamente difícil evitar un desastre en el planeta Tierra en los próximos cien años, y mucho más en los próximos mil o millones».