¿Qué tan rápido se convertirá el sol en una gigante roja?

He leído muchos relatos sobre el destino distante de nuestro sol, pero lo que nunca escuché es en qué escala de tiempo ocurren estos eventos.

Por ejemplo, cuando el sol se queda sin hidrógeno, supongo que no solo ¡zas! convertirse en una gigante roja de repente, engullendo los planetas interiores en segundos. Pero, ¿cuánto tiempo tardaría el sol en expandirse? ¿Alguien que quedara en la Tierra tendría días, semanas, meses, años para escapar? ¿Siglos? ¿De qué tipo de escalas de tiempo estamos hablando aquí?

Respuestas (3)

Hay un buen artículo de los Dres. Klaus-Peter Schroder y Robert Smith sobre el futuro lejano del Sol y la Tierra; está disponible en el arXiv:

La Tabla 1 en esa preimpresión resume una serie de parámetros, pero en forma simplificada los radios (en términos del valor actual) en diferentes momentos (dados en miles de millones de años) son:

            Age   Radius
ZAMS       0.00   0.89
present    4.58   1.00
MS:final   10.00   1.37 
RGB:tip   12.17   256.
ZA-He     12.17   11.2
AGB:tip   12.30   149.

(Esperemos que eso se reproduzca correctamente). A modo de comparación, la órbita actual de la Tierra es 215 veces el radio solar actual. ZAMSes la Secuencia Principal de edad cero, el presente es hoy, MS:finales el final de la Secuencia Principal, RGB:tiptiene el tamaño máximo durante la rama de la Gigante Roja, ZA-Hees el comienzo de la quema de helio del núcleo y AGB:tiptiene el tamaño máximo durante la fase de la rama gigante asintótica. Después de eso, el Sol se desvanecerá como una enana blanca.

Si bien hay 2170 millones de años entre el final de la Secuencia Principal y el comienzo de la quema de helio del núcleo (que también marca el final de la fase de gigante roja), durante más de dos mil millones de años el Sol tiene menos de diez veces su radio actual. es solo durante los últimos 200 millones de años cuando ocurre la expansión hacia la órbita actual de la Tierra. Esto se traza en la Figura 1 de la preimpresión , que muestra el radio del Sol durante los últimos trescientos millones de años.

Entonces, en el contexto de la vida total del Sol, la expansión en la fase gigante es extremadamente rápida. ¡Por supuesto, en nuestras escalas de tiempo es mucho tiempo...!

Qué papel tan fascinante. Lo que me llamó la atención es la mención de que los requisitos de energía para mantener la Tierra en una órbita habitable durante la evolución del Sol, provocando encuentros de sobrevuelo con un asteroide más grande cada ~ 6000 años aproximadamente, son menores que los requisitos de energía para el viaje interestelar.
Según un artículo reciente Dark Matter Triggers of Supernovae , el destino del Sol aún no está seguro.

No, en realidad no sucede "todo a la vez". A medida que el Sol evoluciona fuera de la secuencia principal para convertirse en una gigante roja, pasa por una fase "subgigante", donde su luminosidad (en el diagrama HZ) se encuentra entre las estrellas de la secuencia principal y las gigantes rojas (estrellas como Procyon ya están en esta fase). ). Lo curioso es que hay tan pocas estrellas subgigantes, ¿por qué observamos tan pocas en el diagrama HR?

Bueno, es porque (a) las subgigantes tienen una vida útil corta en comparación con las estrellas MS, y (b) las subgigantes siguen siendo significativamente más tenues que las estrellas gigantes rojas. Entonces, es posible que tengamos más subgigantes que gigantes rojas, es solo que no vemos la mayoría de los subgigantes.

No puedo dar una respuesta precisa, pero las escalas de tiempo son mucho más largas que las escalas de tiempo humanas, o incluso las vidas típicas de las especies. La fase de gigante roja del sol no ocurrirá hasta dentro de cinco mil millones de años, que es más de lo que ha existido nuestro planeta. Al descubrir la heroica tecnología de movimiento de planetas, nuestro planeta se habrá frito lentamente mucho antes de eso. Actualmente, el sol está brillando en aproximadamente un uno por ciento cada cien millones de años, y esa tasa está aumentando gradualmente. En algún momento dentro de aproximadamente mil millones de años, el planeta cruzará el umbral del calentamiento global desbocado impulsado por el vapor, es decir, el vapor es un gas de efecto invernadero, calienta el planeta, evapora más océanos, etc. Eso terminará efectivamente con la vida en el planeta. Incluso la fase de gigante roja tiene muchos millones de años.

Según Wikipedia, la fase de gigante roja comienza cuando el hidrógeno en el centro de la estrella se convierte por completo en helio. Luego, el hidrógeno se fusiona con helio en una capa que rodea el núcleo de helio inerte. Esto ocurre unas miles de veces más rápido que la fase anterior, por lo que su vida útil es unas miles de veces menor que la fase de secuencia principal que se completó justo antes de la fase de gigante roja. Dan una vida útil de unos pocos millones de años, lo que es consistente con la alta luminosidad. Entonces creo que su respuesta es que es razonablemente estable para escalas de tiempo de unos pocos millones de años.

Está bien, pero mi pregunta no es realmente sobre la vida en la Tierra. Solo lo usé como ejemplo para tener una idea de cuál sería el marco de tiempo. Si alguien milagrosamente siguiera en la Tierra, ¿la transición a gigante roja sería rápida (como si tuviera que irse en unos pocos días u horas) o lenta (como si pudiera tomar meses o años)? Mi suposición subyacente es que algo notable sucede de una vez y no gradualmente durante millones de años. Tal vez sea una suposición incorrecta acerca de cómo el sol se convertirá en una gigante roja.
¿Qué tan rápido se convertirá el sol en una gigante roja?
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