Asteroid mit noch unbekanntem Element entdeckt?

Hallo zusammen,

die Infos hierzu hab ich aus einem Scinexx Artikel den ich unten verlinken werde:

Grob zusammengefasst geht es in dem Artikel um den Asteroiden (33) Polyhymnia, der eine Extrem hohe Dichte von stolzen 75,3 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen soll.
Nur so zum vergleich; Eisen hat eine Dichte von 7,87 Gramm und Gold 19,32 Gramm pro Kubikzentimeter. Das schwerste Stabile Element Osmium kommt da gerade mal auf 22,6 Gramm. Um diese extreme Dichte erklären zu können, müssen also deutlich schwerere Elemente herangezogen werden.
Das Problem ist jedoch: Alle bekannten Elemente nach Blei sind nachgewiesener Maße Instabil. Je schwerer das Element desto Instabiler wird es. Bereits die Elemente der 7ten Periode haben hinten heraus Halbwertszeiten von nur wenigen Millisekunden - zu kurz um ihre Eigenschaften im genauen zu erforschen. Weiter hinter Element 118; in einem Bisher noch unerforschten Bereich des Periodensystems werden allerdings neue "Inseln der Stabilität" postuliert.
Bei diesen "Inseln" handelt es sich um Bereiche in denen die Anzahl der Protonen einen besonders Stabilen Kern ermöglichen. Auch für Neutronen gibt es solche günstigen Verhältnisse. Sind beide, also Neutronen und Protonen in einem günstigem Verhältnis zueinander, kann von einem besonders stabilen Atomkern ausgegangen werden.
In diesen postulierten Insel der Stabilität befinden sich vermutlich die Elemente 120, 126 und auch 164. Bei letzterem handelt es sich um in dem Artikel erwähnten Element, es könnte theoretisch die erforderlich hohe Dichte von 75,3 Gramm pro Kubikzentimeter erklären die für das Element vermutet wird.

https://www.scinexx.de/news/physik/gibt-es-im-all-noch-unerkannte-elemente/


Mir sind beim lesen des Artikels ein Paar fragen durch den Kopf gegangen.

Wie haben die es geschafft die Dichte so Präzise zu bestimmen? Laut Wiki ist der Asteroid nur 65 Km groß bei einer Entfernung von etwa 1,9 bis 3,8 Astronomische Einheiten. Die genaue Größe ist sicherlich nur geschätzt denn man kennt das genaue Rückstrahlvermögen des Asteroiden nicht.
Soweit ich das richtig im Kopf hab braucht man für eine genaue Massebestimmung die Interaktion mit einem anderen Körper, um so auf sein Schwerefeld und damit auch auf die Masse schließen zu können. Die Sonne scheidet wegen ihrer Größe aus, bleibt eigentlich nur die Ablenkungen der Bahnen anderer Asteroiden. Woher nimmt man hier also diesen genauen Wert? Vielleicht kann mir hier jemand weiterhelfen?

Als zweites wäre da die Frage warum das Element dann noch nicht auf der Erde entdeckt wurde? Ich halte es doch für sehr unwahrscheinlich das die Erde kein bisschen davon enthalten soll, aber Ein Asteroid besteht fast komplett daraus?
Selbst wenn man annimmt, dass es In der Frühzeit der Planetenentstehung ganz in den Kern abgesunken sein soll, würden sich in der Erdkruste wenigstens noch kleinste Hinweise darauf finden lassen.
Selbst das Schwere Gold das praktisch keine chemischen Bindungen mit dem umliegenden Gestein eingeht, findet man in ausreichender Menge an der Erdoberfläche.

Als drittes wäre noch das sich Element 164 weit, weit jenseits von den Bekannten 118 Elementen befindet. Ob es dort noch stabile oder zumindest sehr langlebige Elemente gibt ist doch sehr fraglich. Die meisten Wissenschaftler gehen nicht davon aus das es dort Elemente gibt die länger als höchstens ein paar Sekunden bestand haben.
Da Experimente zur Erzeugung so Massereicher Kerne extrem aufwändig und kompliziert sind, hat man aus der 8 Periode des Periodensystems noch keine Elemente nachweisen können. Die 8 Periode fängst bei Element 119 an und hört bei 168 auf.

Wer sich für sowas interessiert, hier was zur 8ten Periode im Periodensystem

Wikipedia: Chemische Elemente der achten Periode#:~:text=Die achte Periode des erweiterten,Fortsetzung der Perioden des Periodensystems.


Hier gehts um die Insel der Stabilität

Wikipedia: Magische Zahl (Physik)

https://www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/nachrichten/2006/atomkerne-blick-auf-die-insel-der-stabilitaet/

Das Ganze schreit ja regelrecht Messfehler.

mfg
kuno

kuno7 schrieb:Das Ganze schreit ja regelrecht Messfehler.

Interessant ist auch, dass man die mögliche Dichte auf die Kommastelle genau angibt, bei der Entfernung jedoch eine Toleranz von mehreren Lichtjahren einräumt. :)

SagittariusB schrieb:Wie haben die es geschafft die Dichte so Präzise zu bestimmen?

Haben Sie nicht. Zitate aus der englischen WIkipedia (Wikipedia: 33 Polyhymnia):

In 2012, a study by Benoît Carry estimated a mass of (6.20±0.74)×10¹⁸ kg for Polyhymnia based on its gravitational influence on other Solar System bodies. However, given Polyhymnia's diameter of 54 km (34 mi), this mass implies an extremely high density of 75.28±9.71 g/cm³. Such a high density is unphysical, so this mass and density estimate of Polyhymnia is considered unreliable by Carry in his study.

In der zitierten Publikation (ArXiv Link: https://arxiv.org/abs/1203.4336) wurden die Dichten von 287 kleinen Objekten geschaetzt, und einer davon ist 33 Polyhymnia. Die Dichten der meisten Objekte ist in einem erwartbaren Bereich (siehe Tabelle 1 der Publikation). Der Autor selbst beschriebt auch die Vorgehensweise fuer Massen- und Volumenschaetzung und erklaert warum fuer manche Objekte die Werte fuer die Dichte unrealistisch sind (unter anderem fuer 33 Polyhymnia.)


Nun gehen die Autoren von der Publikation¹ in dem verlinkten Zeitungsartikel her und nehmen den Wert

75.3±9.6 g/cm³

und schreiben: "Da die Massendichte des Asteroiden 33 Polyhymnia weitaus größer ist als die maximale Massendichte bekannter atomarer Materie, ist dies möglich als CUDO² mit unbekannter Zusammensetzung klassifiziert werden."

Diese gehen also davon aus dass die Schaetzung stimmt (entgegen den Einwaenden von der Orginalpublikation) und postulieren eine physikalische Erklaerung fuer den Effekt (obwohl es hoechstwahrscheinlich gar keinen Effekt gibt.)

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¹Title: Superheavy elements and ultradense matter https://link.springer.com/article/10.1140/epjp/s13360-023-04454-8
²CUDO= Compact ultra-dense object

mojorisin schrieb:und schreiben: "Da die Massendichte des Asteroiden 33 Polyhymnia weitaus größer ist als die maximale Massendichte bekannter atomarer Materie, ist dies möglich als CUDO2 mit unbekannter Zusammensetzung klassifiziert werden."

Fun fact am Rande: Im Zentrum der Sonne hat Wasserstoff (Zeppelin-Gas) eine Dichte von 150 g/cm^3, 13 Mal die Dichte von Blei. Zur Erklärung bräuchte es also nicht notwendig neue Elemente.

Nachzulesen hier: Sonne [Wikipedia]

@Mr.Stielz

Mr.Stielz schrieb:Zur Erklärung bräuchte es also nicht notwendig neue Elemente.

Doch schon, denn die hohe Dichte im Innern der Sonne erklärt sich mit dem hohen Druck der dort herrscht. Das Besondere am Kometen hingegen ist, dass man eine hohe Dichte bei geringem Druck hat (unter der Voraussetzung dass die Abschätzung auch korrekt wäre). Das ist das Ungewöhnliche.

Mr.Stielz schrieb:Fun fact am Rande

Das Schärfste kommt ja 2 Absätze tiefer...

In einem Tausendstel des Volumens der Sonne entsteht die Hälfte ihrer Leistung; das ist eine mittlere Leistungsdichte von knapp 140 Watt pro Kubikmeter, nicht mehr als in einem Komposthaufen.

Wikipedia: Sonne

Die mittlere Leistungsdichte der Sonne ist niedriger als die eines Komposthaufens! :D

Peter0167 schrieb:Die mittlere Leistungsdichte der Sonne ist niedriger als die eines Komposthaufens!

Da fragt man sich doch, warum so ein handelsüblicher Komposthaufen deutlich kühler als ein Stern is? Dürfte imho daran liegen, dass bei ner Kugel das Volumen mit der dritten Potenz steigt, die Oberfläche (nur über diese kann ja die Wärme abgegeben werden) aber nur mit der zweiten Potenz steigt. Das führt dann quasi zu Stau.

mfg
kuno

@kuno7
@Peter0167
@mojorisin
Jeweils ja!

Und so einen extraterrestrischen Komposthaufen wollen wir mit gigantischem Aufwand nachbauen! :D

@mojorisin

Danke für die lehreichen Infos.

Von einem Wissenschaftsmagazin hätte ich dann aber doch etwas mehr erwartet als das, wenigstes eine Gegenüberstellung wo auch solche nüchternen Ergebnisse zu dem Schluss kommen, dass hier Messungenauigkeiten vorliegen könnten.

Das Deutsche Wiki hat übrigens die Dichte auch so direkt übernommen ohne aber genaueres dazu zuschreiben.

mojorisin schrieb:Mr.Stielz schrieb:
Zur Erklärung bräuchte es also nicht notwendig neue Elemente.

Doch schon, denn die hohe Dichte im Innern der Sonne erklärt sich mit dem hohen Druck der dort herrscht. Das Besondere am Kometen hingegen ist, dass man eine hohe Dichte bei geringem Druck hat (unter der Voraussetzung dass die Abschätzung auch korrekt wäre). Das ist das Ungewöhnliche.

Ergänzend dazu der Druck im Sonnenkern beträgt stolze 250 Milliarden Bar.
Auch der Erdkern ist dichter als die Elementzusammensetzung erwarten lassen würde. Hier pressen die 3,5 Millionen Bar das eigentlich bei 6000 Grad Gasförmige Metall zu einem Soliden Kern zusammen.

SagittariusB schrieb am 19.10.2023:Wie haben die es geschafft die Dichte so Präzise zu bestimmen? Laut Wiki ist der Asteroid nur 65 Km groß bei einer Entfernung von etwa 1,9 bis 3,8 Astronomische Einheiten. Die genaue Größe ist sicherlich nur geschätzt denn man kennt das genaue Rückstrahlvermögen des Asteroiden nicht.

Also das Ding bewegt sich doch innerhalb des Sonnensystems. Es gibt jetzt eigentlich keinen Grund anzunehmen, dass dieses Ding vollständig aus einem chemischen Element entsteht, von dem wir auf der Erde noch nicht mal ein Atom haben nachweisen können.

Wenn der Asteroid mit dem Sonnensystem entstanden ist, dann besteht er auch aus dem gleichen Material wie die Erde. Alles andere wäre unlogisch. Wenn er von außerhalb kommt, dann ist es unwahrscheinlich, dass es nur einen einzigen davon gab. Also sollte man doch annehmen, das wir dann zumindest in einem Einschlagskrater irgendwas hätten nachweisen können. Aber da ist nix.

Von daher ist es echt unwahrscheinlich, das wir es hier mit einem unbekannten chemischen Element zu tun haben. Selbst wenn diese postulierten Inseln der Stabilität tatsächlich existieren.

Auf der anderen Seite: Nehmen wir mal an, der Asteroid wäre exakt kugelförmig (was er nicht ist). Dann ginge sein Volumen mit der dritten Potenz. Und dann wäre das Volumen beim doppelten Durchmesser 8 mal so groß und seine Dichte nur noch 1/8. Dann wären wir plötzlich in einem Bereich, der noch sehr groß aber nicht mehr total unwahrscheinlich ist. Beim 2,2 Fachen sind wir schon bei Faktor 10.

Also ganz ehrlich, was ist wahrscheinlicher? Das die Jungs sich beim Durchmesser um Faktor 2,2-2,4 vermessen haben, oder das da tatsächlich ein Objekt rumfliegt mit etwas das wir auf der Erde noch nie gefunden haben?

alhambra schrieb am 27.10.2023:Das die Jungs sich beim Durchmesser um Faktor 2,2-2,4 vermessen haben, oder das da tatsächlich ein Objekt rumfliegt mit etwas das wir auf der Erde noch nie gefunden haben?

Also das Universum ist so gross und du meinst alle Interstellaren Kometen(Galaxie) die ein z.B. noch unentdecktes Element haben können (gehen wir mal davon aus), die sollten wir schon kennen, da eigentlich alle Kometen unsere Erde getroffen haben müssten? Wo ist da die Logik? Die Erde zu treffen ist so was von schwierig.

Auch wenn die Sonne und ihr Sonnensystem annähernd ähnlich sein sollte oder ist. Muss es ja nicht für alle Sonnensysteme stimmen, zumal auch solche die nicht in unserer Galaxie verweilen. Die Verteilung muss nicht exakt so sein wie bei uns, gibt ja auch verschiedene Sonnen. Kann aus meiner Sicht schon sein, das gewisse Galaxien oder Sonnensysteme resp. korrekter Sternensysteme vielleicht weniger Silizium oder Schwefel etc haben. Kein Sternensystem wird aus meiner Sicht 1:1 wie unseres sein, denke das ist in einem endlichen Universum fast nicht möglich.

Auch bin ich mir nicht ganz sicher wie es in unserer Galaxie so verteilt ist die Elemente, denke das kann ohne Probleme auch schlechter verteilt worden sein innerhalb der Galaxie.

Zumal wenn ich schaue bei der Entstehung unseres Universums, warum sollten alle genau gleich zusammengestossen sein die Elemente, so wie verteilt worden sein? Diese haben sich ja wohl lange nicht berührt und dazu kommt doch noch die Antimaterie die auch nicht mehr da ist und sich mit anderen Elementen vielleicht ausgelöscht hat? Also ich für mich, bin da noch sehr skeptisch.

Man müsste ja schon wissen wie das Universum überhaupt entstanden ist und welches Teil hat den input gegeben oder aus welchen Grundbausteinen konnte überhaupt unser Periodensystem entstehen mit den zurzeit 92 stabilen.

Also die gehen von einer 8ten Reihe im Periodensystem aus. Sehr interessant.

Hier der folgende Text wo ich noch was interessantes entdeckt habe, von einigen Wissenschaftlern und einem Nobelpreisträger die auf das eingehen ud den neuen Beschleuniger der im 2025 unter anderem für neue Elemente zu entdecken in betrieb genommen wird, wenn alles glatt läuft (Auch wenn es schon 5 Jahre her ist).

Doch da macht ein Nobelpreisträger Hoffnung: Chemiker Glenn Seaborg sagte 1969 vorher, dass es bei den Transuranen "Inseln der Stabilität" geben könnte. Das heißt, dass Atomkerne mit höheren Ordnungszahlen wieder stabil sein könnten und nicht sofort zerfallen. Physiker vermuten, dass die Elemente 120 bis 126 mögliche Kandidaten dafür sein könnten. Allerdings ist es eine erhebliche technische und zeitliche Herausforderung, sie mithilfe von Kernfusion herzustellen. Eine zweite solche "Insel der Stabilität" wird um die Ordnungszahl 164 vermutet. Sollte es so große stabile Atomkerne wirklich geben, hätten die sicherlich sehr exotische Eigenschaften, sagen Physiker.

Genau rausfinden will das unter anderem der russische Kernphysiker Juri Oganesjan. Auch er hat bereits Elemente entdeckt, Nummer 118 ist sogar nach ihm benannt worden. Möglich machen soll das eine brandneue Teilchenbeschleuniger-Anlage, die erst vor wenigen Wochen in Betrieb genommen wurde: SHEF - kurz für "Super Heavy Element Factory". Sie soll zumindest die technischen Hürden nehmen.

Wahrscheinlich wird es ein bis zwei Jahre Forschung brauchen, um 119 oder 120 zu erzeugen, schätzt Physiker Block. Deshalb sucht er selbst derzeit auch nicht nach neuen Elementen. Denn er habe derzeit weit weniger Experimentierzeit, weil auch in Darmstadt an einer neuen Anlage gebaut wird: ein neuer, ringförmiger Schwerionenbeschleuniger namens FAIR. Damit wollen die Forscher unter anderem Materie im Labor erzeugen und erforschen, wie sie sonst nur unter extremen Bedingungen im Universum vorkommt, etwa beim Urknall oder innerhalb von Sternen.

Dem GSI zufolge wird das Herzstück ein unterirdischer Ringbeschleuniger mit 1.100 Metern Umfang sein. Der verlaufe in einem unterirdischen Tunnel bis zu 17 Meter unter der Erde. Damit können dann Ionen aller natürlichen Elemente des Periodensystems bis auf 99 Ptrozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, heißt es weiter. 2025 soll die Anlage in Betrieb genommen werden.

Quelle: https://www.mdr.de/wissen/ist-das-periodensystem-der-elemente-voll-100.html#:~:text=Heute%20sieht%20das%20Periodensystem%20irgendwie,volle%20Reihen%20und%2018%20Spalten (Archiv-Version vom 03.07.2023).

@continuum
Wenn der Asteroid aus irgendwelchen Elementen mit mehr als 120 Protonen besteht, dann wäre es ein künstliches Objekt, das ist dir dabei klar?

paxito schrieb:@continuum
Wenn der Asteroid aus irgendwelchen Elementen mit mehr als 120 Protonen besteht, dann wäre es ein künstliches Objekt, das ist dir dabei klar?

Ja, weil der Zufall der Zufälle genau das nicht machen würde.

Ausser es passiert, das ein Universum geboren wird.
Ausser es passiert, das aus toter Materie Leben entsteht.
Ausser es passiert, das Materie und Antimaterie 1:1 sich gegenseitig auslöscht und trotzdem hat es wohl ein ungleichgewicht irgendwie gegeben, damit Materie zurückbleibt.
usw.

Aber ja, 120 P , kann es aus unserer Sicht nur Künstlich erschaffen haben, weil es aus künstlich erstellt wurde und nicht aus den 92 natürlichen, resp. nicht direkt. Und trotzdem bleibt ein Rest Risiko offen, das ein Universum entstehen kann oder ist. ;)

Oder wie meinst du?

Aber lies mal was Sie dort sonst noch schreiben, ist trotzdem interessant. So wie ich es intepretiert habe wollen diese jetzt zu den Elementen höher 120+ , um zu schauen ob die Insel der Stabilität dort auf tauchen könnte auch wenn künstlich erschaffen. Also das sagen diese, nicht ich. ;)

continuum schrieb:Oder wie meinst du?

Ich meine das es keinen natürlichen Prozess gibt, der in der Lage wäre so einen Brocken aus stabilen Transuranen zu erschaffen. Wenn es ihn gäbe, wüssten wir davon.

continuum schrieb:Aber lies mal was Sie dort sonst noch schreiben, ist trotzdem interessant.

Definitiv interessant und mir nicht unbekannt, nur ändert das nix. Bei den vermuteten „stabilen“ (heißt hier länger als ein Blinzeln existenten) Elementen, handelt es sich um künstliche Elemente, die kommen in der Natur so nicht vor. Erst Recht nicht als dicker Brocken der durch die Gegend düst.

paxito schrieb:Bei den vermuteten „stabilen“ (heißt hier länger als ein Blinzeln existenten) Elementen, handelt es sich um künstliche Elemente, die kommen in der Natur so nicht vor. Erst Recht nicht als dicker Brocken der durch die Gegend düst.

Bin nicht sicher wie du das meinst.
Weil die wollen ja von den 92 Stabilen mit der richtigen Geschwindigkeit, Wärme, Druck usw. ein neues Teil finden. Und klar, das wäre dann künstlich von uns erstellt worden. Wie schon einige in unserem erweiterten Periodensystem. Zudem gehen die von einer 8ten Reihe im Periodensystem aus. Und klar irgendwo ist natürlich Schluss, aber wo ist der Schluss? ;)

Und alle diese 92 Elemente sind ja natürlich, also können die auch im Universum oder in einem Neutronen Stern zusammenprallen und dann nochmals zusammenprallen usw. und so neue Elemente erschaffen.

Das mit dem Kometen kann ich dir nicht sagen, da müsstest diese Wissenschaftler direkt anschreiben, denn die könnten eine fundierte Aussage machen. Es ist gut möglich das Sie sich verrechnet oder verschätzt haben. Zumal der Wert ja dann immer noch hoch sein dürfte.

Es wird ja jetzt auch erst ein Satellit entwickelt der demnächst die Galaxie oder das Universum, soweit wie möglich nach Antimaterien Teile und sogenannten Marker absucht um das überhaupt erkennen zu können.

continuum schrieb:Und alle diese 92 Elemente sind ja natürlich, also können die auch im Universum oder in einem Neutronen Stern zusammenprallen und Elemente erschaffen.

Bis zur Ordnungszahl 94 können Elemente noch natürlich erklärt werden - durch Kollisionen von Neutronensternen. Für alles danach gibt es keine plausible Erklärung. Und selbst wenn wir hier eine unbekannte Form der Nukleosynthese annehmen wollten, wäre die so extremst selten, das kein kompaktes Objekt entstehen würde.

continuum schrieb:Es ist gut möglich das Sie sich verrechnet oder verschätzt haben.

Das ist wohl die plausibelste Erklärung. Oder doch ein Raumschiff das die Gravitation beeinflusst? ;)
Jedenfalls kein Komet aus Unbekannten superschweren Elementen.

paxito schrieb:Für alles danach gibt es keine plausible Erklärung.

Alle neuen Entdeckungen waren unbekannt, bis sie eben entdeckt wurden. So funktioniert Wissenschaft. Man findet ständig neue Dinge und gewinnt jeden Tag neue Erkenntnisse.

paxito schrieb:Ich meine das es keinen natürlichen Prozess gibt, der in der Lage wäre so einen Brocken aus stabilen Transuranen zu erschaffen. Wenn es ihn gäbe, wüssten wir davon.

@paxito
@alhambra
@continuum


Nicht nur das.
Jedes Element hat ja eine bestimmte Signatur die man in den Spektrallinien nachweisen kann.
Quasi wie ein Fingerabdruck. In gewöhnlichen Gas und Staubwolken sollte man das Element nachweisen können.

Davon mal abgesehen Gold ist auch sehr selten und sehr schwer setzt sich also im inneren Kern von Protoplaneten ab bevor sie zu Asteroiden zertrümmert werden. Trotzdem haben wir noch keine reinen Goldasteroiden gefunden obwohl deren Existenz viel wahrscheinlicher wäre.