太陽系の小惑星帯に元素周期表範囲外の元素が含まれている可能性
 数学的な予測によれば、火星と木星の間にある小惑星帯には、「周期表の範囲外」にある超重たい元素でできた小惑星がただよっている可能性があるそうだ。

 この太陽系には、これまでに知られている元素では説明できないほど、やたらと密度が高く、重たい小惑星がある。

 こうした「コンパクト超高密度天体(compact ultra dense object/CUDO)」はなぜそれほどまでに重いのか?

 『European Physical Journal Plus』(2023年9月15日付)で発表された研究によれば、その理由は化学元素の「周期表」に記載されている元素を超えた「超重元素」でできているからだという。

なぜ異常なほど重い小惑星があるのか?

  宇宙には「コンパクト星超高密度天体(compact ultra dense object/CUDO)」と呼ばれるやたらと重い小惑星がある。

 自然にできる元素の中で一番重い(密度が高い)とされるのは、原子番号76の「オスミウム」だ。だがコンパクト超高密度天体はそれよりも重い。
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一番重いとされる原子番号76の「オスミウム」 / image credit:Images of elements (CC by 3.0).

火星と木星の間にある小惑星「ポリヒムニア」が重すぎる

 コンパクト超高密度天体の一例を挙げるなら、火星と木星の間にある小惑星帯をただよう直径55kmほどの「ポリヒムニア(33 Polyhymnia)」がそれだ。

 この小惑星の質量を、重力の影響から算出してみたところ、不可解なほどに重いことが明らかになっている。

 その重さはポリヒムニアがきわめて高密度であることを物語っていたが、ポリヒムニアの質量では、それほどの密度に圧縮されるはずがない。
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photo by iStock

周期表の範囲を超えた未知の元素でできている可能性

 なぜポリヒムニアなどのコンパクト超高密度天体は、これほどに重いのか?

  1つの仮説では、謎めいた暗黒物質(見えないのに質量はあるという物質)の粒子で満たされているからだと説明する。

 だが、アリゾナ大学のジョハン・ラフェルスキー氏らは、また違う可能性を示唆している。それはポリヒムニアが、周期表の範囲を超えた未知の元素でできているというものだ。

もっとも重い元素より重い超重元素

 知られているものとしては一番重いオスミウムよりさらに重い元素が、自然に安定して存在できるのかについては議論がある。

 そのような「超重元素」は、原子核にたっぷり詰まった陽子同士が反発するおかげで、放射性が高く、数ミリ秒以内に崩壊すると考えられる。

 だが、周期表の原子番号164付近には「安定の島」と呼ばれる超重元素が存在できる領域があるとする説もある。この陽子の数ならば、元素がたちまちのうちに崩壊せず、短い間なら存在できるかもしれない。

 そしてラフェルスキー氏らが導き出した数学的な結論は、この予測と一致するものだ。

 ラフェルスキー氏らは、「トーマス=フェルミ模型」という原子についての模型を用いて、超重元素の原子構造を理論化した。すると原子番号が164に近い元素の密度は、1cm3あたり36〜68.4gだろうと考えられた。

 この数値は、ポリヒムニアの推定密度(75.28g/cm3)に近い。つまり、もし本当に超重元素が存在するのならば、暗黒物質に頼らずともポリヒムニアなどのコンパクト超高密度天体の重さを説明できるということだ。

 だからと言って、今の時点でコンパクト超高密度天体の重さが暗黒物質によるものという説が否定されたわけではない。いずれも今のところ仮説に過ぎない。

 謎めいた小惑星で一番楽しいのは、その結論がどうなるのかよくわからないことかもしれない。

References:Superheavy elements and ultradense matter | The European Physical Journal Plus / Asteroid 33 Polyhymnia May Contain Elements Outside The Periodic Table | IFLScience / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 21:41
  • ID:xO74k.a30 #

昔の特撮番組やアニメでは
「これは・・地球には存在しない物質だ ! ! 」
みたいにセリフがよくあって、んなもんあるわけねーだろ と思っていたのだが、本当にあったのか。

2

2. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 21:55
  • ID:AOPIqHDX0 #

夢のないことを言うと何かの観測ミスか計算ミスの方が可能性高いんじゃないかな

3

3. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 22:34
  • ID:1g6X.sva0 #

どうなんでしょうね。
いわゆる周期表からは外れている原子でしょ?

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4. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 23:12
  • ID:VbIXSyDw0 #

この辺って太陽系初期の惑星の衝突片とかもあるだろうから、破壊されて露出したコアの残骸が一番有り得そう。それなら大きさの割に高密度でも自然だし。そうなら調査すれば地球とか岩石惑星のコアの研究にもなりそう。

5

5.

  • 2024年02月10日 23:17
  • ID:cxo9U8MR0 #
6

6. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 23:27
  • ID:891rMsMO0 #

場所的にかつては幻の5番目の太陽系惑星があったかも知れないって言われてる場所だしあっても不思議ではないかもな

7

7. 匿名処理班

  • 2024年02月10日 23:39
  • ID:mK5Hl1yG0 #

「はやぶさ」の次のターゲットにしてほしい。
持ち帰ればはっきりするだろう。

8

8. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 00:06
  • ID:TPBtRnKn0 #

オスミウム黒光りしててかっこいいなあ
まあ毒性あってアクセサリーにはできないらしいけど…

9

9.

  • 2024年02月11日 01:00
  • ID:kn64fnIe0 #
10

10. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 01:15
  • ID:mbcO.MUG0 #

>>6
あそこの小惑星を合計しても月の35分の1程度の質量らしいから
あったとしてもかなり小さな惑星だろうけどね。

11

11. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 08:02
  • ID:irErTl.o0 #

更に煩悩が増えたか

12

12. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 08:40
  • ID:gWTz1dcJ0 #

ダークマターの結晶があるんだろ
(適当)

13

13.

  • 2024年02月11日 16:48
  • ID:ysv1Yn.j0 #
14

14. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 20:19
  • ID:iUW.FXsg0 #

じゃあダークマターの正体が未知の超重元素の可能性もあるんだ。

15

15. 匿名処理班

  • 2024年02月11日 22:46
  • ID:V6Jyizp50 #

ディレイニーのノヴァみたいだな

16

16. 匿名処理班

  • 2024年02月13日 15:53
  • ID:wmuSffoP0 #

SF設定にご都合謎元素を持ち出すのは魔法の粉みたいでどこか好かなかったが、リアルがそうだとは参ったなw

17

17. 匿名処理班

  • 2024年02月14日 00:22
  • ID:7zwfcBQv0 #

>>2
それが絶対ないとは言わないが、そういう事が起こり得るのは研究者だって言われるまでもなく知ってるから観測も計算も当然何度も行ってるよ

18

18. 匿名処理班

  • 2024年02月14日 00:28
  • ID:7zwfcBQv0 #

>>1 >>16
人類がすべての物質を知ってるわけもないから、あるわけないとかご都合だと思うのって結構傲慢だよ

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