Το χημικό στοιχείο του περιοδικού πίνακα με τη μεγαλύτερη πυκνότητα είναι το όσμιο, το οποίο, σε θερμοκρασία δωματίου, έχει στερεά μορφή με πυκνότητα 22,59gr/κυβικό εκατοστό, σχεδόν δύο φορές πυκνότερο από τον εσωτερικό πυρήνα της Γης και σχεδόν την ίδια πυκνότητα του πυρήνα του Δία. Ωστόσο, υπάρχουν κάποια αντικείμενα στο Ηλιακό Σύστημα που φαίνεται να είναι πολύ πιο πυκνά από το όσμιο. Και δεν πρόκειται για πλανητικούς πυρήνες, αλλά για αστεροειδείς.
Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι υπάρχουν φυσικώς απαντώμενα, σταθερά στοιχεία στους αστεροειδείς, τα οποία δεν αποτελούν μέρος του περιοδικού πίνακα, όπως τον γνωρίζουμε. Αυτά τα υποθετικά στοιχεία, μπορεί να βρίσκονται σε θέσεις του περιοδικού πίνακα, ακόμα και πέρα από τα ασταθή, ραδιενεργά υπερβαρέα στοιχεία με ατομικούς αριθμούς μεταξύ 105 και 118, τα οποία έχουν παρατηρηθεί μόνο σε εργαστηριακά περιβάλλοντα.
Είναι άγνωστο εάν στοιχεία με περισσότερα από 118 πρωτόνια θα μπορούσαν να είναι σταθερά, αλλά σίγουρα δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ, είτε στη φύση ή σε εργαστηριακά περιβάλλοντα. Ωστόσο, προηγούμενη θεωρητική εργασία παρέχει ενδείξεις ότι πιθανώς να υπάρχει μία νησίδα σταθερότητας κοντά στον ατομικό αριθμό 164, όπου τα υπερβαρέα στοιχεία δεν θα ήταν τόσο επιρρεπή στη ραδιενεργό διάσπαση και θα μπορούσαν να υπάρξουν σε σταθερή κατάσταση, έστω και για σύντομους χρόνους.
Επειδή αυτά τα βαρύτερα στοιχεία αναμένεται να είναι πιο πυκνά, θα μπορούσαν να εξηγήσουν περίεργες παρατηρήσεις που αφορούν τον αστεροειδή 33 Polyhymnia, ένα βράχο στη ζώνη των αστεροειδών με διάμετρο περίπου 50 έως 60 χιλιόμετρα. Μία σχετική μέτρηση έδειξε πυκνότητα της τάξης των 75,28gr/cm3, ταξινομώντας τον αστεροειδή ως ένα πιθανό συμπαγές υπέρπυκνο αντικείμενο (Compact ultradense object, CUDO).
Φυσικά στην αρχή η σκέψη ήταν ότι πρόκειται για λανθασμένη μέτρηση. Ακόμη και ο αστρονόμος που έκανε τον υπολογισμό, θεώρησε το αποτέλεσμα μη ρεαλιστικό. Ωστόσο, οι φυσικοί Evan LaForge, Will Price και Johann Rafelski από το Πανεπιστήμιο της Arizona ήθελαν να διερευνήσουν εάν μια τέτοια πυκνότητα είχε έστω κάποιες πιθανότητες να είναι πραγματική.
Οι επιστήμονες στήριξαν την εργασία τους σε ένα μοντέλο του ατόμου που ονομάζεται μοντέλο Thomas-Fermi, γνωστό ως ένας όχι και τόσο ακριβής, αλλά χρήσιμος τρόπος σχηματισμού βασικών προσεγγίσεων ορισμένων ατομικών συμπεριφορών. Με τον τρόπο αυτό, οι ερευνητές ερεύνησαν την ατομική δομή των υποθετικών υπερβαρέων στοιχείων.
«Επιλέξαμε αυτό το μοντέλο, παρά τη σχετική ανακρίβεια του, επειδή επιτρέπει τη συστηματική διερεύνηση της ατομικής συμπεριφοράς ως συνάρτηση του ατομικού αριθμού, για στοιχεία πέρα από αυτά που είναι γνωστά στον περιοδικό πίνακα», δήλωσε ο Rafelski. «Ένα περαιτέρω κίνητρο ήταν ότι μας έδωσε επίσης τη δυνατότητα να εξερευνήσουμε πολλά άτομα σε σύντομο χρονικό διάστημα».
Οι υπολογισμοί των ερευνητών συνέπεσαν με την αρχική υπόθεση ότι η σταθερότητα θεωρητικά θα βρίσκεται στον ατομικό αριθμό 164. Και έδειξαν ότι το εύρος πυκνότητας αυτού του υποθετικού στοιχείου, θα κυμαινόταν μεταξύ 36 και 68,4 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Το αποτέλεσμα αυτό είναι κοντά στη μέτρηση πυκνότητας που έγινε για τον αστεροειδή 33 Polyhymnia. Αυτό, ωστόσο, δε σημαίνει ότι ο αστεροειδής 33 Polyhymnia είναι υπέρπυκνος αλλά παρέχει μια εξήγηση για τη μέτρηση της υπερπυκνότητας, η οποία δεν απαιτεί να υποθέσουμε άγνωστες μορφές ύλης.
«Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να προσδιορίσει εάν θα μπορούσαν να υπάρξουν συμπαγή υπέρπυκνα αντικείμενα με ακραία πυκνότητα μάζας, χωρίς την ανάγκη να σκεφτούμε την υπάρξη περίεργης ή σκοτεινής ύλης», αναφέρουν οι ερευνητές στην εργασία τους. Οι ερευνητές υποστηρίζουν επίσης ότι το μοντέλο Thomas-Fermi είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την ανίχνευση των ιδιοτήτων των υποθετικών υπερβαρέων στοιχείων και παρέχει τη βάση για πιο ενδελεχείς αναλύσεις στο μέλλον.
Με πληροφορίες από sciencealert.com
