Кілька астероїдів у нашій Сонячній системі настільки щільні, що жоден елемент на Землі не може пояснити їхні властивості. Натомість вони можуть складатися з природних «надважких елементів», окрім тих, що перераховані в періодичній таблиці — нашому поточному найкращому каталозі зі 118 хімічних елементів — показує нове дослідження.
«Якщо астероїди справді містять надважкі елементи, це відкриє численні питання про те, як утворилися ці елементи і чому ми ще не виявили їх за межами астероїдів», — сказав співавтор дослідження Йоганн Рафельскі, професор фізики з Університету Арізони. Жива наука.
Надзвичайно важкі космічні породи, відомі як компактні ультращільні об’єкти (CUDO), зазвичай важчі за осмій, найважчий природний елемент на Землі. Однією з таких скель є 33 Polyhymnia, розташована в головному поясі астероїдів між Марсом і Юпітером. Вчених довго спантеличила його щільність, оскільки цей об’єкт шириною 34 милі (55 кілометрів) не має маси, необхідної для видавлювання мінералів у надщільні форми. Однак його склад було важко визначити завдяки його невеликим розмірам і великій відстані від Землі.
Попередні дослідження показали, що щільність CUDO, подібних до 33 Polyhymnia, можна пояснити, якби об’єкти були заповнені загадковими частинками темної матерії, які, можливо, існують не як вільно розподілені частинки, а скоріше в скупченнях всередині астероїдів. Тепер, у дослідженні, опублікованому 15 вересня в The European Physical Journal Plus, Рафельські та двоє його колег математично продемонстрували, що існування CUDO можна пояснити не темною матерією, а невідомими класами хімічних елементів за межами періодичної таблиці, які набагато щільніші за осмій.
Вчені вже давно сперечаються про те, чи можуть елементи важчі від оганесона, останнього в таблиці Менделєєва, зустрічатися в природі й бути стабільними. Такі надважкі елементи дуже радіоактивні та розпадаються протягом мілісекунд завдяки відштовхуванню великої кількості протонів, упакованих у їх ядрах.
Попередня робота передбачала, що існує теоретична область таблиці Менделєєва, звана «островом стабільності» надважких елементів навколо атомного номера 164. При такій вазі елементи не можуть зазнавати швидкого радіоактивного розпаду і будуть існувати протягом коротких періодів часу. Нові розрахунки Рафельські та його команди узгоджуються з цим передбаченням.
«Усі надважкі елементи — як дуже нестабільні, так і ті, які просто не спостерігаються, — були об’єднані в «унобтаїум», — сказав Рафельскі у своїй заяві. “Ідея про те, що деякі з них можуть бути достатньо стабільними, щоб їх можна було отримати з нашої сонячної системи, є захоплюючою”.
Щоб прийти до своїх висновків, дослідники теоретизували атомну структуру гіпотетичних надважких елементів, використовуючи грубу модель атома, відому як модель Томаса-Фермі. Вони виявили, що елементи з атомними номерами близько 164 матимуть щільність десь між 36 і 68,4 грамами на кубічний сантиметр (20 і 39,5 унцій на кубічний дюйм).
«Що особливо захоплююче в цій роботі, так це те, що ми точно не знаємо, до чого це приведе», — сказав Рафельскі Live Science.