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L’idea che il Sole possa esplodere come una supernova sembra la trama di un romanzo di fantascienza. In realtà, la morte esplosiva di una stella richiede una massa almeno dieci volte quella del Sole. Di conseguenza, il Sole non diventerà mai una supernova. Anche se così fosse, il travolgente flusso di neutrini distruggerebbe la Terra molto prima che le onde d'urto ci raggiungano.
Invece, la scomparsa del Sole sarà una lenta e inesorabile serie di fasi. Di seguito descriviamo le fasi chiave, dal graduale aumento della luminosità all'eventuale dissolvenza della nana bianca in una nana nera.
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Il nucleo del Sole fonde l’idrogeno in elio tramite la fusione nucleare, alimentando la stella. Dalla sua nascita, 4,6 miliardi di anni fa, la produzione del Sole è aumentata di circa un terzo. Gli astrofisici prevedono che da allora in poi il Sole si illuminerà di circa il 10% ogni miliardo di anni. Questo aumento costante intensificherà l’effetto serra della Terra, scioglierà le calotte polari e, in 1-2 miliardi di anni, farà bollire gli oceani. Una volta che il vapore acqueo sarà scomparso, il pianeta sarà un mondo senza vita, simile a un deserto, simile all'attuale Venere.
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Oggi, circa il 70% del nucleo del Sole rimane idrogeno, mentre il resto è già convertito in elio. Quando l’idrogeno nel nucleo si esaurisce – un processo previsto tra circa cinque miliardi di anni – la gravità supera la pressione verso l’esterno. Il nucleo si contrae, riscaldandosi, mentre la fusione dell'elio si accende negli strati esterni. Questo segna la fine della fase della sequenza principale del Sole.
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Quando il nucleo si contrae, l’involucro esterno del Sole si espande notevolmente. La temperatura superficiale si raffredda, trasformando la luce del Sole da bianca a rosso intenso. Il raggio potrebbe aumentare di 100-1.000 volte la sua dimensione attuale. Mercurio, Venere e probabilmente la Terra verranno inghiottiti o bruciati. La zona abitabile si sposterà verso l'esterno, riscaldando potenzialmente gli oggetti distanti della fascia di Kuiper trasformandoli in oceani transitori.
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Dopo circa un miliardo di anni come gigante rossa, il Sole perderà i suoi strati esterni, creando una nebulosa planetaria luminosa. Il nucleo rimanente, ora una nana bianca, avrà una massa di circa 0,6 M☉ e un raggio paragonabile a quello della Terra. Sebbene la temperatura superficiale possa raggiungere i 200.000 °F, il nucleo si raffredderà nel corso di miliardi di anni quando la fusione cesserà.
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Senza fusione nucleare, una nana bianca perde gradualmente il suo calore residuo. Tra trilioni di anni, si raffredderà abbastanza da diventare una nana nera, un residuo invisibile e denso composto principalmente da carbonio e ossigeno. Nessuna stella nell'Universo osservabile ha ancora raggiunto questo stadio e l'Universo stesso ha solo 13,8 miliardi di anni.
