Вчені припускають, що астероїди можуть містити невідомі елементи з-поза Періодичної таблиці
Метал осмію, що займає найщільніше місце в періодичній системі, здавалося б, є абсолютним чемпіоном щільності. При кімнатній температурі він утворює твердий матеріал зі щільністю, яка становить 22.59 грама на кубічний сантиметр – приблизно вдвічі щільніше, ніж внутрішнє ядро Землі та приблизно так само щільно, як ядро Юпітера.
Втім, в Сонячній системі існують астероїди, що здаються набагато щільнішими, ніж осмій. Ці об'єкти навіть не мають маси, необхідної для стиснення мінералів в такий щільний стан. Про це пише Sciense Alert.
Читайте також: Вчені довели, що супутник Землі має тверде металеве ядро
Це загадкове спостереження викликало думку, що існують натуральні елементи, які лежать за межами періодичної таблиці – навіть за межами нестабільних радіоактивних важких елементів, які зазвичай існують лише в лабораторних умовах між атомними номерами 105 і 118.
Питання лишається відкритим, чи можуть ці елементи бути стабільними, оскільки їх ніколи не було спостережено ні в природі, ні в лабораторних умовах. Однак теоретичні дослідження наводять на ідею існування островів стабільності навколо атомного номера 164, де важкі елементи можуть залишатися стабільними, принаймні на певний час.
Враховуючи очікувану велику густину цих важких елементів, вони можуть пояснити дивовижні спостереження стосовно астероїда 33 Polyhymnia, який перебуває в астероїдному поясі та має приблизні розміри 50-60 кілометрів в діаметрі. Одне з вимірювань показало, що густину цього астероїда складає 75.28 грама на кубічний сантиметр, класифікуючи його як потенційно надщільний об'єкт (CUDO).
Важливо зауважити, що цей вражаючий висновок, ймовірно, є результатом помилкового вимірювання. Навіть сам астроном, який провів це вимірювання, вказав, що воно здається нереальним.
Однак фізики з Університету Арізони, включаючи Евана ЛаФорджа, Вілла Прайса та Йоганна Рафельскі, вирішили вивчити можливість існування такої густини, як і для 33 Polyhymnia, з фізичної точки зору. Вони використовували модель атомів, відому як модель Томаса-Фермі, яка, хоч і груба, але корисна для створення загальних наближень для поведінки атомів.
"Ми вибрали цю модель, навіть знаючи її обмежену точність, оскільки вона надала систематичний підхід для вивчення поведінки атомів як функції атомного номера поза межами відомої періодичної таблиці. Додатковою перевагою було те, що це дало можливість досліджувати багато атомів за короткий час, доступний нашому студентові Евану, який виявився винятковим", – розповів Рафельскі.
Їхні обчислення підтверджують існування острова стабільності, передбаченого раніше під атомним номером 164. Вони показали, що щільність цих елементів може знаходитися в діапазоні від 36 до 68.4 грама на кубічний сантиметр. Це дозволяє пояснити високу густину, подібну до густини 33 Polyhymnia.
Не слід вважати, що це підтверджує, що 33 Polyhymnia є надщільним об'єктом. Просто це свідчить про можливість того, що вимірювання густини може бути роз'яснене без залучення наддивних або темних матеріалів.
"Метою цього дослідження було визначити, чи можливо досягти CUDO з екстремальною густиною маси без залучення дивних або темних матеріалів. Ми досягли цієї мети, вивчаючи дві різні ядерні системи за допомогою релятивістської моделі Томаса-Фермі. Після дослідження і стандартних ядер, і альфа-матерії, стало зрозуміло, що обидва типи ядерної матерії можуть пояснити густину, яку можна побачити в CUDO, подібних до астероїда 33 Polyhymnia", – пишуть дослідники у своїй статті.
Отже, це дослідження не лише демонструє важливість моделі Томаса-Фермі для аналізу властивостей та густини гіпотетичних важких елементів, але й дає основу для подальших досліджень цього цікавого питання.
Нагадаємо, астрономи змогли зафіксувати радіосигнал з далекої галактики, на відстані 8,8 мільярда світлових років від Землі. Він може бути пов'язаний з інопланетною цивілізацією.
Бажаєте отримувати найактуальніші новини про війну та події в Україні – підписуйтесь на наш Телеграм-канал!