Ученые предполагают, что астероиды могут содержать неизвестные элементы из-за периодической таблицы

Металл осмия, занимающий самое плотное место в периодической системе, казалось бы, является абсолютным чемпионом плотности. При комнатной температуре он образует твердый материал с плотностью, которая составляет 22.59 г на кубический сантиметр – примерно вдвое плотнее, чем внутреннее ядро Земли и примерно так же плотно, как ядро Юпитера.

Впрочем, в Солнечной системе существуют астероиды, кажущиеся намного более плотными, чем осмий. Эти объекты даже не имеют массы, необходимой для сжатия минералов в столь плотное состояние. Об этом пишет Sciense Alert.

Это загадочное наблюдение вызвало мнение, что существуют натуральные элементы, лежащие за пределами периодической таблицы – даже за пределами нестабильных тяжелых радиоактивных элементов, которые обычно существуют только в лабораторных условиях между атомными номерами 105 и 118.

Вопрос остается открытым, могут ли эти элементы быть стабильными, поскольку их никогда не наблюдалось ни в природе, ни в лабораторных условиях. Однако теоретические исследования приводят на идею существования островов стабильности вокруг атомного номера 164, где тяжелые элементы могут оставаться стабильными, по крайней мере, на время.

Учитывая большую плотность этих тяжелых элементов, они могут объяснить удивительные наблюдения относительно астероида 33 Polyhymnia, который находится в астероидном поясе и имеет приблизительные размеры 50-60 километров в диаметре. Одно из измерений показало, что плотность этого астероида составляет 75.28 г на кубический сантиметр, классифицируя его как потенциально сверхплотный объект (CUDO).

Важно заметить, что этот поразительный вывод, вероятно, является результатом ошибочного измерения. Даже сам астроном, проведший это измерение, указал, что оно кажется нереальным.

Однако физики из Аризонского Университета, включая Эвана ЛаФорджа, Вилла Прайса и Иоганна Рафельски, решили изучить возможность существования такой плотности, как и для 33 Polyhymnia, с физической точки зрения. Они использовали модель атомов, известную как модель Томаса-Ферми, которая, хоть и грубая, но полезна для создания общих приближений для поведения атомов.

"Мы выбрали эту модель, даже зная ее ограниченную точность, поскольку она предоставила систематический подход для изучения поведения атомов как функции атомного номера вне известной периодической таблицы. Дополнительным преимуществом было то, что это дало возможность исследовать многие атомы за короткое время, доступное нашему студенту Эвану, который оказался исключительным", – рассказал Рафельски.

Их вычисления подтверждают существование острова стабильности, предусмотренного ранее под атомным номером 164. Они показали, что плотность этих элементов может находиться в диапазоне от 36 до 68.4 г на кубический сантиметр. Это позволяет объяснить высокую плотность, подобную плотности 33 Polyhymnia.

Не следует считать, что это подтверждает, что 33 Polyhymnia является сверхплотным объектом. Просто это свидетельствует о возможности того, что измерение плотности может быть разъяснено без привлечения сверхъестественных или темных материалов.

"Целью этого исследования было определить, возможно ли достичь CUDO с экстремальной плотностью массы без привлечения странных или темных материалов. Мы достигли этой цели, изучая две различные ядерные системы с помощью релятивистской модели Томаса-Ферми. После исследования и стандартных ядер, и альфа-материи , стало ясно, что оба типа ядерной материи могут объяснить плотность, которую можно увидеть в CUDO, подобных астероиду 33 Polyhymnia", – пишут исследователи в своей статье.

Следовательно, это исследование не только демонстрирует важность модели Томаса-Ферми для анализа свойств и густоты гипотетических тяжелых элементов, но и дает основу для дальнейших исследований этого интересного вопроса.