¿Cómo será "la Tierra siendo consumida por el Sol"?

El destino exacto de la Tierra cuando el sol se convierte en una gigante roja es algo incierto debido a dos factores.

La primera es que a medida que el sol se expande, la gravedad de su superficie$GM_\odot/R_\odot$disminuirá y el gas podrá escapar más fácilmente como viento solar. Esto reducirá la masa del sol, haciendo que la órbita de la Tierra gire hacia afuera. Pero aún no sabemos cuánta expansión depende de los detalles del viento solar del futuro lejano, y esto hace que sea un poco incierto si la Tierra puede entrar en una órbita más allá del radio solar máximo. (El gas también producirá algo de resistencia, pero es probable que sea insignificante en este caso)

El segundo factor son las interacciones de las mareas. A medida que el sol se expande, rota más lentamente y, en particular, rotará más lentamente que la velocidad orbital de la Tierra. Eso significa que la protuberancia de la marea inducida por la Tierra siempre seguirá al planeta, creando un tirón hacia atrás que lo ralentiza y lo arrastra hacia adentro. Este efecto es pequeño cuando la superficie está lejos, pero crece rápidamente a medida que se acerca. Por lo tanto, el sol puede engullir la Tierra incluso si la órbita es más grande que el radio solar, pero mucho depende de las interacciones de las mareas, algo poco conocidas.

Una vez que el planeta esté dentro de la envoltura, será arrastrado rápidamente. Para obtener una escala de tiempo, considere el tiempo para empujar a un lado una masa de gas de la Tierra:$\tau = M_\oplus / \pi R_\oplus^2 \rho v$. Para$\rho=$0,1 kg/m2$^3$yo obtengo$\tau=0.4972$años. Tal vez un poco más si la órbita se hiciera más ancha y más lenta. Dado que la densidad de la Tierra es mucho más alta que la del gas, el planeta no se verá afectado por las mareas, sino que dejará una estela de plasma caliente (ese documento tiene cálculos más detallados de las escalas de tiempo de caída, etc.).

El gas impactado formará una capa de plasma que erosionará el planeta a un cierto ritmo, dejando un rastro de material enriquecido con metal. Eventualmente, la energía potencial gravitatoria se libera como calor, pero esto se mezcla con el resto de la luminosidad solar durante quizás un millón de años más o menos.

Si la Tierra sobrevive a la fase gigante, orbitará el núcleo de la enana blanca (a una distancia establecida por la expansión de pérdida de masa de la órbita menos el arrastre inspiral del gas; aproximadamente el doble de la órbita actual si el arrastre es pequeño). En este punto, se convertirá en una roca congelada sin aire (debido a la pérdida anterior de la atmósfera inducida por la luminosidad) durante unos cientos de millones de años más o menos a medida que se enfríe debido al calentamiento anterior.