Estrellas enanas y blancas

Miremos al cielo en una noche clara de invierno y fijémonos en la constelación de Orión. Cerca de ella está Sirio; la estrella más brillante del cielo, no tanto por su luminosidad, como por su cercanía, pues su luz sólo tarda poco más de ocho años en llegar a nosotros; pero no me voy a referir a ella, sino a su compañera, también de color blanco, Sirio B, casi invisible; y digo casi porque observándose tan tenue tiene que ser mucho más pequeña: hoy la consideramos una enana blanca. ¿Cómo se forman estas minúsculas estrellas cuyo tamaño es similar al de la Tierra?
Si bien la densidad del Sol es una vez y media la del agua, la densidad de su núcleo es trece veces mayor que el plomo; sin embargo, y a pesar de su enorme densidad, el núcleo solar se comporta como un gas. En los gases los átomos se mueven rápidamente, chocando unos contra otros sin cesar. En el interior estelar, debido a la enorme presión y temperatura, no hay átomos, sino plasma, o sea, núcleos atómicos y electrones; plasma que puede comprimirse a una billonésima del volumen del gas y seguir comportándose como gas, sólo que en vez de átomos habrá núcleos chocando unos contra otros. Durante este proceso algunos núcleos de hidrógeno se fusionan entre sí convirtiéndose en núcleos de helio y liberando energía: así se mantienen calientes y brillantes las estrellas. ¿Qué sucede cuando se agota el combustible capaz de fusionarse y la estrella se enfría? Se podría esperar que los núcleos recién formados capturasen de nuevo a los electrones volviéndose a convertir en átomos y transformando el plasma en gas; pero, para hacerlo, deben conseguir energía para expandirse y dejar sitio a los átomos, muchos más grandes que sus núcleos atómicos, con la gravedad, por si fuera poco, en contra. Tal proceso no puede ocurrir porque la estrella no tiene donde conseguir la energía necesaria. Sucede entonces que los núcleos atómicos quedan sumergidos en un mar de electrones y que la presión de los electrones, al chocar entre sí y contra los núcleos, equilibra la presión gravitatoria: así la estrella se estabiliza. El tamaño de estabilización del núcleo estelar -que ya podemos llamar enana blanca- depende de la masa de la estrella original, masa que no puede superar una vez y cuatro décimas la masa solar ni ser inferior a su sexta parte.

Vitamina u hormona D

Las islas Baleares (España), año 2025, dieciséis personas son hospitalizadas por intoxicación. ¿El tóxico? Un suplemento multivitamínico, comprado en internet, que contenía concentraciones de vitamina D superiores a las declaradas. Los sufridos compradores habían calculado mal el riesgo sanitario que asumían; quizá ignoraban que es igual de peligroso el exceso como el defecto. Y es que la vitamina D, además de sintetizarla en la piel (D3), también la obtenemos de fuentes dietéticas (D2). Nosotros convertimos en vitamina D3 un compuesto derivado del colesterol al exponerlo a la radiación solar ultravioleta; de los hongos, que la fotosintetizan, extraemos una molécula análoga D2.
Este vitamínico preámbulo se debe a que me he enterado que la vitamina D ya no es una vitamina. ¿Qué es entonces? Una hormona. Antes de juzgar analicemos las diferencias que existen entre unas y otras. El cuerpo sintetiza hormonas -en las glándulas-, mientras que es incapaz de fabricar vitaminas, que deben ser ingeridas. Las hormonas son mensajeros, que viajan a órganos distantes a través de la sangre, capaces de regular el metabolismo y funciones esenciales; las vitaminas funcionan como facilitadores (cofactores) de reacciones químicas metabólicas. Las hormonas se unen a moléculas receptoras en las células, para desencadenar una respuesta; mientras que las vitaminas ayudan a las enzimas.
La aparición de nuevas pruebas bioquímicas nos ha obligado a reconsiderar la clasificación: la molécula nombrada vitamina D no es una vitamina, sino una pro-hormona que, tras dos pasos, se convierte en una hormona esteroide, el calcitriol. ¿Los argumentos? Su síntesis en la piel, por exposición a la luz solar ultravioleta, y su activación en el hígado y riñón; su aptitud para unirse a un receptor en las células, perteneciente a la familia de los receptores de hormonas esteroideas, capaz de activar o desactivar genes; y sus efectos sobre múltiples sistemas (particularmente el sistema inmunitario). Clasificar la vitamina D como hormona D nos facilita entender su intromisión en el funcionamiento de los diferentes sistemas del organismo, más allá de sus clásicos efectos sobre el metabolismo del calcio y la salud de los huesos; también resalta la necesidad de garantizar su suministro, ya sea mediante exposición solar o a través de la alimentación. Si recordamos que gran parte de la población pasa mucho tiempo en espacios interiores entenderemos porqué la deficiencia de la vitamina-hormona D se ha convertido en una pandemia; sin olvidarnos, por supuesto, que su exceso también puede matar.

Estrellas de neutrones

Una vez descubiertos los neutrones en el año 1932, algunos astrofísicos se preguntaron si podrían existir estrellas formadas exclusivamente por tales partículas, los únicos constituyentes neutros del átomo. Las explosiones estelares -supernovas-, aunque raras, emiten radiación cuya intensidad iguala a la de toda una galaxia entera, que contiene cien mil millones de estrellas: la supernova -escribió Fritz Zwicky en el año 1934- “representa la transición de una estrella ordinaria a una estrella de neutrones”. La idea era tan revolucionaria que nadie lo creyó. Fijémonos en los tamaños para disculpar la incredulidad de físicos y astrónomos. El diámetro de una gigante roja es doscientas veces mayor que el Sol; el Sol es cien veces mayor que un enana blanca; la enana blanca supera setecientas veces el tamaño de una estrella de neutrones; pero el tamaño de la estrella de neutrones sólo es el triple que un agujero negro. En esa época, ya se había conmocionado la astronomía al comprobar que una estrella -enana blanca- con la masa del Sol podía tener un tamaño similar al terrestre, pero si se daba el enorme salto conceptual de aceptar la existencia de una estrella de neutrones, parecía muy probable, dada la proximidad de tamaños, que los agujeros negros pudiesen existir. Y si la existencia de una estrella de neutrones ya es difícil de creer; porque supone aceptar que una estrella con la misma masa que el Sol está concentrada en un esfera de diez ¡sólo diez! kilómetros de diámetro… qué decir de un agujero negro, que ni siquiera se sabía qué pudiera ser. Por estas razones los astrónomos se mostraron renuentes a aceptar la existencia de estrellas de neutrones hasta que se observara una. Y eso que los físicos teóricos habían predicho sus características: que la masa de las estrellas de neutrones debe estar comprendida entre una y dos décimas y dos y dos décimas de la masa del Sol; y que se forman a partir de la explosión supernova de estrellas cuya masa esta comprendida entre ocho y veinticinco veces la del Sol. Con estas magnitudes se concluye que la densidad de una estrella de neutrones es tal que una cucharadita de ella pesaría miles de millones de toneladas.
Sí, ya se han observado muchas; y se estima que existen entre cien millones y mil millones de estrellas de neutrones en la Vía Láctea; la mayoría -no todas- ya no emiten radiación detectable.

Virus en el origen de la vida

Dos y sólo dos clases de seres unicelulares existieron durante los primeros dos mil millones de años de existencia de la biosfera, las arqueas y las bacterias, que todavía perduran hoy en día. No por azar, sino por parentesco evolutivo, nuestras células reunen características comunes a ambas: todo lo que tiene que ver con la información genética es arqueano (replicación del ADN, su empaquetamiento, transcripción y traducción), mientras que la membrana, el metabolismo básico y la fábrica de energía es bacteriano. LUCA, la primera célula terrestre, se supone antecesora de ambas; y antes de LUCA ¿qué? Es muy probable, que existiese un mundo de virus; pero no virus parásitos obligatorios tal como los conocemos hoy, sino entidades genéticas independientes que construyeron el puente hacia la vida celular. Si nos atenemos a la teoría vírica clásica nos enfrentamos a una paradoja: si los virus necesitan células para replicarse, ¿cómo pudieron existir antes que las células? La teoría moderna sugiere que los virus no empezaron como parásitos de células, sino como compañeros de evolución. En la sopa primordial, no había una distinción entre huéspedes y virus; todos eran replicadores compitiendo en un mismo entorno. Los virus actuales serían los descendientes de quienes siguieron siendo pequeños y móviles en lugar de convertirse en células grandes y complejas. Eugene Koonin propone que antes de que existiera LUCA, existía un mundo de virus previo; en tal escenario, el mundo no estaba poblado por células con membranas, sino por elementos genéticos autorreplicantes (pre-virus); elementos que intercambiaban información constantemente, funcionando como un laboratorio de innovación genética. ¿Qué argumentos alega el investigador? Enzimas celulares relacionados con el ADN (polimerasas) parecen tener un origen viral; es posible que los virus primordiales de ARN inventaran el ADN para proteger su información de otros replicadores pues un virus es esencialmente información genética protegida; el genoma de LUCA ya era complejo -contenía cientos de genes- para que algo tan complicado como la conversión de ARN en ADN surgiera, debió haber un proceso previo de selección natural intensa, y los virus son los motores de evolución más rápidos que existen; el ADN, entonces, no es un invento de las células, sino una tecnología de camuflaje viral que las células, comprobada su utilidad,  adoptaron. En conclusión, no sólo elementos de bacterias y arqueas sobreviven en nosotros, incluso el ADN de todas nuestras células probablemente desciende de algún virus primordial.

Astros que emiten rayos X

 
Ni los rayos infrarrojos, ni la radiación ultravioleta, ni los rayos X, ni los rayos gamma atraviesan la atmósfera sólo la luz visible, las ondas de radio y las microondas lo hacen. Por eso, en un principio, los astrónomos sólo hallaron en el cielo los objetos visibles, ya a simple vista, ya con los telescopios -las galaxias y estrellas-; a continuación, detectaron los objetos emisores de ondas de radio, las galaxias y casi ninguna estrella, y digo casi porque alguna excepción hay; de las emisiones astronómicas de microondas sólo recordaré el eco del inicio del universo captado por los radiotelescopios, las microondas procedentes del Big-Bang. El sagaz lector apreciará, sin duda, la revolución astronómica que se produjo cuando vehículos espaciales, dotados con instrumentos de observación, sobrepasaron la atmósfera y pudieron detectar todo tipo de radiación electromagnética en el cielo.
Voy a detenerme en los rayos X astronómicos, tal vez por la familiaridad que tenemos con ellos: ¿a quién no le han hecho una radiografía?, o quizá porque fueron la primera radiación ionizante que conocimos: Wilhelm Conrad Röntgen los descubrió en el año 1895. Retomo el hilo del astronómico discurso. ¿Qué fuentes emisoras de rayos X detectan hoy los astrónomos? ¿Qué tipo de objeto astronómico emite tal radiación? Aunque los agujeros negros (supermasivos) que existen en el centro de una galaxia o los que se forman durante el colapso de una estrella (masivos) son los emisores de rayos X por excelencia, el universo tiene otras fuentes que los emiten; debido a temperaturas extremas o campos magnéticos excepcionalmente intensos. Tras la explosión supernova de una estrella, la onda de choque barre el gas circundante y lo calienta a millones de grados; tal fenómeno hace que el gas emita rayos X durante miles de años, como ha sucedido en la nebulosa del Cangrejo. Otra fuente de rayos X, que radia cien mil veces, o más, que el Sol, merece la pena reseñar: se trata de algunas estrellas apellidadas binarias, porque no son una, sino dos: una estrella normal con una compañera muy densa y pequeña (una estrella de neutrones o un agujero negro). La gravedad de la densa es tan enorme que succiona gas de la estrella normal, gas que gira a grandes velocidades en un disco (apellidado de acreción), se calienta por fricción a millones de grados, y emite rayos X antes de caer hacia el astro compacto.