Existen asteroides realmente densos en el universo. Y, algunos lo son tanto que podrían contener elementos pesados fuera de la tabla periódica, según un reciente estudio desarrollado por un equipo de físicos de la Universidad de Arizona (Estados Unidos) y publicado en la revista The European Physical Journal Plus sobre densidad de masa. 

Hay más de un millón de objetos en el cinturón de asteroides del Sistema Solar.Midjourney/Sarah Romero

El equipo examinó las propiedades de elementos potenciales con números atómicos (Z) superiores al número atómico más alto de la tabla periódica actual. El osmio es el elemento estable más denso que se encuentra en la naturaleza, con sus 76 protones. A temperatura ambiente, forma un sólido con una densidad de 22,59 gramos por centímetro cúbico, casi el doble de denso que el núcleo interno de la Tierra y casi tan denso como el núcleo de Júpiter. Pero se han producido experimentalmente elementos con números atómicos más altos. Aunque hay algunos objetos en el sistema solar que parecen ser mucho más densos que el osmio.

Asteroides superpesados

«En particular, algunos asteroides observados superan este umbral de densidad de masa. Especialmente digno de mención es el asteroide 33 Polyhymnia«, que «dado que la densidad de masa del asteroide 33 Polyhymnia es mucho mayor que la densidad de masa máxima de los conocidos materia atómica, se puede clasificar como un CUDO – Compact Ultradense Objects– con una composición desconocida». (CUDO es un objeto compacto ultradenso).

Así las cosas, este asteroide que mide aproximadamente de 50 a 60 kilómetros de ancho que está ubicado en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, presenta un misterio desconcertante, ya que parece ser más denso incluso que los elementos más pesados conocidos de la tabla periódica. Podría albergar elementos superpesados en torno al número atómico 164, que nunca hemos presenciado en la naturaleza.

El asteroide 33 Polyhymnia presenta un misterio desconcertanteMidjourney/Sarah Romero

Las medidas originales de 33 Polyhymnia sugieren un peso de 75,28 g/cm3, una cifra tan densa que el investigador que tomó esas medidas dijo que los resultados no eran realistas. Sin embargo, ha sido difícil precisar su composición debido a su pequeño tamaño y su gran distancia de la Tierra. Los astrofísicos teorizan que puede ser un objeto compacto ultradenso y una señal de que contiene elementos que los humanos nunca han observado en la naturaleza.

«Si los asteroides realmente contienen elementos superpesados, se abrirían numerosas preguntas sobre cómo se formaron estos elementos y por qué aún no los hemos descubierto fuera de los asteroides«, explicó Johann Rafelski, profesor de física de la Universidad de Arizona y coautor del trabajo.

La NASA y otras agencias espaciales tienen miras a descubrir sus secretos y potencialmente aprovechar sus recursosMidjourney/Sarah Romero

El asteroide, que lleva el nombre de la musa griega de los himnos sagrados, Polimnia -hija de Zeus y Mnemósine-, es sólo uno entre el millón de objetos que forman ese atasco de roca espacial entre los planetas interiores y exteriores.

Elementos superpesados radiactivos e inestables entre los números atómicos 105 y 118, sólo se han observado en entornos de laboratorio. Se desconoce si los elementos con más de 118 protones serían siquiera estables, pero esta investigación teórica sugiere que existe una isla de estabilidad alrededor del número atómico 164, donde los elementos superpesados no podrían ser tan propensos a la desintegración radiactiva y podrían permanecer ahí, al menos por un tiempo.

«Todos los elementos superpesados, tanto los que son muy inestables como los que simplemente no se observan, se han agrupado como ‘unobtainium'», comentó Rafelski en un comunicado de prensa. «La idea de que algunos de estos puedan ser lo suficientemente estables como para obtenerse desde nuestro sistema solar es apasionante».

Un puñado de asteroides de nuestro sistema solar son tan densos que ningún elemento de la Tierra puede explicar sus propiedadesMidjourney/Sarah Romero

Hay elementos con números atómicos más altos en la Tierra, pero son menos densos que el osmio. El elemento con el número más alto jamás sintetizado en un laboratorio es el oganesón, que encabeza la tabla periódica de elementos con número atómico 118.

«Nuestros resultados sobre la densidad de masa nos permiten plantear la hipótesis de que si los elementos superpesados son lo suficientemente estables, podrían existir en los núcleos de asteroides densos como 33 Polyhymnia«, añadió el equipo en el artículo.

Aunque se trata de resultados preliminares, teniendo en cuenta la preponderancia que va a lograr la minería espacial en los próximos años, los resultados son tremendamente emocionantes. Por el momento, es vox populi que la NASA tiene prisa por obtener muestras de asteroides que se encuentran en nuestro sistema solar. La última misión lanzada recientemente fue Psyche (enviada en octubre de 2023) con destino al asteroide homónimo y que llegará a su destino en 2029.

Tabla periódicaMidjourney/Sarah Romero

Referencias: 

  • LaForge, E., Price, W. & Rafelski, J. Superheavy elements and ultradense matter. The European Physical Journal Plus. 138, 812 (2023). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-023-04454-8
  • Giuliani, S., Matheson, Z., Nazarewicz, W., Olsen, E., Reinhard, P., Sadhukhan, J., Schuetrumpf, B., Schunck, N., & Schwerdtfeger, P. (2019). Colloquium : Superheavy elements: Oganesson and beyond. Reviews of Modern Physics. https://doi.org/10.1103/REVMODPHYS.91.011001.
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Manjunatha, H., Vidya, Y., Gupta, D., Manjunatha, N., Sowmya, N., Seenappa, L., & Nandi, T. (2022). Rules of thumb for synthesizing superheavy elements. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. https://doi.org/10.1088/1361-6471/ac929c.

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