El Sol, nuestro astro rey

Esta imagen tomada de la NASA nos muestra a la estrella de nuestro Sistema Solar, el Sol, cuyo símbolo es un círculo con un punto central como se muestra en la imagen de abajo.

Es el mayor elemento del Sistema Solar y nuestra principal fuente de energía que se manifiesta en forma de luz y calor.

Está aproximadamente a 150 millones de kilómetros de la Tierra lo que equivale a una unidad astronómica (U.A).  El Sol contiene más del 99.8% de toda la materia del Sistema Solar.  Debido a la gran fuerza gravitatoria que ejerce sobre los planetas, los hace girar a su alrededor.

Tiene un tamaño de 695000 km en el ecuador, un periodo de rotación que oscila entre 25 a 36 días terrestres, su masa es de 332830 veces la masa de la Tierra, es decir, 1.989 X 10³⁰ kg, ocupa un volumen de 1.4123 x 10¹⁸ km³ y su superficie es de 6.0877 x 10¹² km². 

Tiene una densidad de 1411 kg/m³, es decir, 0.26 veces la densidad relativa a la de la Tierra y 1.41 veces la densidad relativa del agua.  Posee una gravedad en su superficie de 274 m/s² esto es 27.9 veces la gravedad terrestre.  La temperatura en su superficie  alcanza los 6000°C que equivalen a unos 5778 K.  La temperatura máxima de la corona es de 1.2 X 10⁶ K y la temperatura del núcleo es de unos 1.36 X 10⁷ K.

Su distancia máxima al centro de la galaxia es 26000 años luz y su periodo orbital alrededor del centro galáctico oscila entre 2.25 y 2.50 X 10⁸ años, alcanzando una velocidad orbital máxima de 251 m/s.

Su fotósfera está compuesta principalmente de  hidrógeno (73.46%) seguido por helio (24.85%), también tiene oxígeno, carbono, hierro, neón, nitrógeno, silicio, magnesio y azúfre en pequeñas proporciones.  El Sol tiene combustible para unos 5000 millones  de años más, después comenzará a hacerse más y más grande hasta convertirse en una gigante roja como la que se muestra en la figura de abajo.

Hacia el final de su vida, el Sol se hundirá bajo su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede tardar un trillón de años en enfriarse. Un ejemplo de enana blanca se muestra a continuación.

ESTRUCTURA DEL SOL

• Núcleo:  en esta parte se produce la fusión nuclear debido a la alta temperatura.
• Zona radioactiva:  aquí los fotones intentan escapar al exterior en un viaje que puede durar hasta un millón de años.  Esto se debe a que los fotones son continuamente absorvidos y reemitidos en otra dirección distinta a la que tenían.
• Zona convectiva:  en esta región columnas de gas caliente ascienden hasta la superficie, se enfrían y vuelven a descender.
• Fotósfera:  es una capa de unos 300 km, es la parte del Sol que nosotros vemos, la superficie.  Aquí se irradia luz y calor hacia el espacio, tiene una temperatura de 5000 °C, es en esta región donde aparecen las manchas oscuras y las fáculas que son regiones brillantes alrededor de las manchas, las fáculas tienen una temperatura algo superior a la fotósfera y están relacionadas con los campos magnéticos del Sol.
• Cromósfera:  sólo puede ser vista en un eclipse total de Sol.   Es de color rojizo, baja densidad y altísima temperatura (500000 ° C).  Formada por gases enrarecidos, en ella existen fuertes campos magnéticos.
• Corona:  Tiene una gran extensión, baja densidad y altas temperaturas.  Formada por gases enrarecidos y gigantescos campos magnéticos que varían su forma de hora en hora.  Se puede observar durante los eclipses totales de sol.  Cada segundo se convierten 700 millones de toneladas de hidrógeno en helio.

• Manchas solares:  Tienen una parte central oscura llamada umbra, rodeada de una región más clara llamada penumbra.  El color oscuro se debe a que  tienen una temperatura inferior al resto de la fotósfera.  En estas manchas los campos magnéticos son fuertes.  Las manchas solares generalmente crecen y duran desde varios días hasta varios meses.  Su estudio reveló que el Sol rota en un periodo de  27 días visto desde la Tierra. El número de manchas solares cambia cada 11 años, tiempo conocido como ciclo solar.  La actividad solar está directamente relacionada con este ciclo.
• Protuberancias solares: son enormes chorros de gas caliente expulsados desde la superficie del Sol, pueden alcanzar varios miles de kilómetros, algunas pueden durar varios meses.  Algunas protuberancias solares pueden ser desviadas por el  campo magnético del Sol por lo que se forma un arco.  Se producen en la cromósfera, están formadas por nubes de materia a menor temperatura y mayor densidad que su entorno.
• Viento solar:  es un flujo de partículas cargadas, principalmente protones y electrónes, que escapan de la atmósfera externa del Sol a gran velocidad y penetran en el Sistema Solar.  algunas de estas partículas quedan atrapadas en el campo magnético terrestre girando en espiral a lo largo de las líneas de fuerza de uno a otro polo magnético, de ahí que podamos percibirlas como auroras boreales  y australes.  La velocidad del viento solar  es de unos 400 km/s en las cercanías de la órbita de la Tierra.

Iremos ahora al primer planeta del Sistema Solar:  Mercurio.

Acercándonos a casa: La formación del Sistema Solar

Continuando con nuestro viaje por el Cosmos hemos llegado ahora al Sistema Solar, se estima que se formó hace unos 4.600 millones de años aproximadamente.  De acuerdo con la teoría de Laplace, una gran nube de gas y polvo producto de la explosión de una supernova cercana,  se contrajo a causa de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad.  La mayor parte de la materia se acumuló en el centro.  En ese lugar la presión era tan elevada que se inició una reacción nuclear, liberando energía y formando a nuestra estrella, el Sol.  Simultáneamente se iban formando algunos remolinos que, al crecer,  aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta.  Estos remolinos iniciales dieron origen a los que hoy son los planetas Júpiter y Saturno.

Durante este periodo hubo muchas colisiones, millones de objetos se acercaban unos a otros y se unían en objetos más grandes, otros chocaban con violencia y se partían en trozos más pequeños.  En solo 100.000 millones de años el Sistema Solar adquirió un  aspecto similar al que tiene hoy en día.  Después cada cuerpo continuó con su evolución.

Para dar explicación a la formación de los planetas se tienen 5 teorías plausibles:  teoría de la acreción, teoría de los protoplanetas, teoría de la captura, teoría Laplaciana moderna y teoría de la nebulosa moderna.  A continuación pasaremos a dar una breve descripción de cada una de ellas.

La teoría de la acreción supone que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas.

La teoría de los protoplanetas afirma que  inicialmente hubo una densa nube interestelar que formó un cúmulo, que es una agrupación de estrellas atraídas entre sí por acción de su gravedad mutua.  Las estrellas resultantes, por ser grandes, tenían bajas velocidades de rotación, en cambio los planetas, formados en la misma nube, tenían velocidades mayores cuando fueron capturados por estrellas como el Sol.

La teoría de captura se basa en que el Sol interactuó con una protoestrella cercana que es una estrella en la etapa inicial de su formación, sacando materia de ésta.  La baja rotación del Sol se explica como debida a su formación anterior a los planetas.

La teoría Laplaciana moderna supone que la condensación del Sol contenía granos de polvo sólido que, a causa del roce en el centro, frenó la rotación solar.  Luego la temperatura del Sol aumentó y el polvo se evaporó.

Finalmente, la teoría de la nebulosa moderna que se basa en la observación de las estrellas jóvenes, rodeadas de densos discos de polvo que se van frenando.  Al concentrarse la mayor cantidad de masa en el centro, los trozos exteriores ya separados,  reciben más energía y se frenan menos, con lo que aumenta la diferencia de velocidades.

Nuestro camino nos lleva ahora a la estrella más cercana, el Sol.

Nuestro blanco camino por el Cosmos

Iniciaremos un viaje por el Cosmos comenzando por nuestro vecindario, nuestra galaxia la Vía Láctea, nombre que viene del griego y quiere decir "camino de leche".  De acuerdo con la mitología griega la franja blanca que vemos en el cielo nocturno es la leche derramada de la diosa Hera (o Juno para los romanos), cuenta la leyenda que el dios Zeus le fue infiel a su esposa Hera  con Alcmena y tuvieron un hijo llamado Heracles (Hércules para los romanos). cuando Hera se enteró hizo que Alcmena llevara a Heracles en su vientre por 10 meses, cuando nació intentó deshacerse de él enviando dos serpientes para que lo mataran, pero Heracles pudo acabar fácilmente con las serpientes estrangulándolas con sus pequeñas manos.  En este punto el mito toma dos caminos, uno dice que Hermes el mensajero de los dioses, puso a Heracles en el seno de Hera, mientras ella dormia, para que mamara leche divina, pero Hera se dió cuenta y lo separó bruscamente derramando su leche y formando la Vía Láctea.  Otra versión afirma que Atenea, la diosa de la sabiduría, convenció a Hera para que diera de mamar a Heracles, pero éste succionó la leche con tanta fuerza que lastimó a Hera y le hizo derramar su leche.  En España también se conoce a la Vía Láctea como "el Camino de Santiago" ya que se dice que el apostol Santiago se apareció en la Vía Láctea al emperador Carlomagno y le indicó cuál era la ruta para encontrar su tumba.

La Vía Láctea es una galaxia del tipo espiral barrada, esto quiere decir que es una galaxia espiral que tiene una banda central de estrellas brillantes que abarca la galaxia de un lado a otro.  En las galaxias espirales barradas los brazos espirales parecen surgir del final de la barra mientras que en las galaxias espirales tradicionales los brazos surgen del núcleo galáctico.

Nuestra galaxia posee una masa aproximada de 10¹²  masas solares, su diámetro se estima en 100.000 años luz lo que equivale a 1.48 x10¹⁸ km o 9480 millones de unidades astronómicas (U.A).  Una unidad astronómica es una unidad de longitud equivalente a 149.597.870.700 km. que es la distancia aproximada entre la Tierra y el Sol. La cantidad de estrellas que hay en la Vía Láctea se estima entre 200.000 millones y 400.000 millones de estrellas.  Entre esas estrellas encontramos a nuestro Sol que se encuentra a unos 27.700 años luz del centro de la galaxia.

Pero la Vía Láctea no está sola, hace parte de un grupo formado por más de 40 galaxias llamado el Grupo Local.  Es la segunda más grande y brillante después de Andrómeda.  El Grupo Local está dominado por las galaxias de Andrómeda, la Vía Láctea y la galaxia del Triángulo, el resto de galaxias son más pequeñas, muchas de ellas son galaxias satélite de una de las mayores.  El Grupo Local esta contenido dentro del supercúmulo de Virgo, cuyo centro gravitatorio es el llamado Gran Atractor, hacia el cual se dirige el Grupo Local.

En el sistema dominado por la Vía Láctea encontramos las siguientes galaxias:  Enana de Sagitario, Enana del Can Mayor, Gran Nube de Magallanes, Pequeña Nube de Magallanes, Enana de la Osa Menor, Enana de Draco, Enana  de Carina, Enana de Sextans, Enana de Sculptor, Enana de Fornax, Leo I, Leo II y Enana de Tucana.

Nuestra galaxia se divide en tres partes:  halo, disco y bulbo

El halo es una estructura con forma de esfera que envuelve la galaxia, En esta parte hay poca concentración de estrellas y hay muy pocas nubes de gas, pero es en esta región donde encontramos la mayor parte de los cúmulos globulares.  Un cúmulo globular es una agrupación extensa de centenares de miles o millones de estrellas viejas que tienen más de mil millones de años.  En el halo encontramos gran cantidad de materia oscura, esto se dedujo a partir de anomalías en la rotación galáctica.

El disco se compone principalmente de estrellas jóvenes, aquí encontramos la mayor cantidad de gas y es aquí donde aún podemos encontrar  procesos de formación estelar.  Se caracteriza por los brazos espirales:  dos brazos principales Escudo - Centauro y Perseo, así como dos secundarios Sagitario y Escuadra.  Nuestro Sistema Solar se encuentra en el brazo de Orión o brazo Local que forma parte del brazo espiral de Sagitario.

El bulbo o núcleo galáctico se sitúa en el centro.  Es la zona de nuestra galaxia con la mayor densidad de estrellas, tiene forma de  esferoidal achatada y gira como un sólido rígido.  Es aquí donde se encuentra el agujero negro de 2.6 millones de masas solares que los astrónomos llamaron Sagirario A.  Se detectó a partir de la observación de un grupo de estrellas que giran en torno a un punto oscuro a más de 1.500 km/s.

Algunas galaxias compañeras como la galaxia elíptica Enana de Sagitario está tan cerca a la Vía Láctea que está siendo despedazada y absorvida por nuestra galaxia. El siguiente paso en nuestro paseo por el Cosmos es El Sistema Solar...