El asteroide 33 Polyhymnia, situado en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter a una distancia de 342 millones de kilómetros de la Tierra, ha intrigado a los científicos debido a su densidad extraordinaria. A diferencia de la mayoría de los asteroides, los expertos creen que este asteroide podría ser un objeto compacto ultradenso (CUDO, por sus siglas en inglés), lo que significa que contiene, al menos en parte, tipos desconocidos de materia "ultradensa" que no puede ser estudiada por la física convencional.

La densidad de 33 Polyhymnia supera con creces la de cualquier elemento natural estable conocido, como el osmio, que es el elemento más denso en la tabla periódica. A temperatura ambiente, con sus 76 protones, forma un sólido con una densidad de 22.59 gramos por centímetro cúbico, casi el doble de la densidad del núcleo interno de la Tierra y casi tan denso como el núcleo de Júpiter. 

Elementos estables más allá de los números atómicos 105 y 118

Específicamente, dado que se han observado densidades en algunos asteroides que superan las de cualquier elemento conocido en la Tierra, como 33 Polyhymnia, los científicos han planteado la posibilidad de la existencia de elementos estables en la naturaleza que van más allá de la tabla periódica, incluso más allá de los elementos superpesados inestables y radiactivos que se encuentran entre los números atómicos 105 y 118, que solo se han producido en laboratorio, como el oganessón, sintetizado por primera vez en 2002 mediante la colisión de californio-249 con átomos de calcio-48, lo que resultó en un número atómico de 118.

La estabilidad de elementos con más de 118 protones es una incógnita, ya que no se han observado ni en la naturaleza ni en laboratorio, y se presume que podrían ser inestables, radiactivos y tener vidas medias extremadamente cortas. Sin embargo, investigaciones teóricas sugieren la existencia de una "isla de estabilidad nuclear" en torno al número atómico Z=164, donde los elementos superpesados podrían no ser tan propensos a la desintegración radiactiva y podrían mantenerse estables durante un período considerable, como se explica en un comunicado de prensa.

Considerando esta premisa, Jan Rafelski y su equipo del Departamento de Física de la Universidad de Arizona en Tucson, Estados Unidos, se han propuesto investigar las pistas que sugieren la posibilidad de que ciertos objetos en nuestro sistema solar sean incluso más densos que el osmio. Este análisis incluye la exploración de elementos superpesados con un número atómico (Z) que sobrepasa los límites establecidos en la tabla periódica actual.

"En particular, algunos asteroides observados superan este umbral de densidad de masa. Especialmente digno de mención es el asteroide 33 Polyhymnia", escribe el equipo en su estudio, publicado en The European Physical Journal Plus, añadiendo que "dado que la densidad de masa del asteroide 33 Polyhymnia es muy superior a la densidad de masa máxima de la materia atómica familiar, puede clasificarse como un CUDO de composición desconocida".

Densidad se asemeja al valor observado en el asteroide Polyhymnia

Los autores de este estudio utilizaron el modelo Thomas-Fermi de estructura atómica –reconocido por ser una representación simplificada pero efectiva de ciertos comportamientos atómicos– para modelar las propiedades de estos hipotéticos elementos superpesados. Sus cálculos respaldaron la predicción de que los átomos con alrededor de 164 protones en sus núcleos podrían ser estables y sugieren que un elemento estable con Z=164 tendría una densidad que oscilaría entre 36.0 y 68.4 gramos por centímetro cúbico, lo cual se asemeja al valor observado en el asteroide Polyhymnia.

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

Aunque estos resultados son preliminares, resultan sumamente intrigantes para la comunidad científica en general. Además, según explica el comunicado, la idea de que algunos asteroides puedan estar compuestos por materiales desconocidos en la Tierra está motivando aún más a quienes planean la explotación de recursos minerales en el espacio, incluyendo metales preciosos como el oro que se cree podrían estar cerca de la superficie de estos asteroides.

"Todos los elementos superpesados –tanto los que son muy inestables como los que simplemente no se observan– se han agrupado como 'unobtainium'", añade Rafelski. "La idea de que algunos de ellos puedan ser lo suficientemente estables como para obtenerse dentro de nuestro sistema solar es apasionante".