por ¿Son los agujeros negros lo más denso del universo?
¿Se ha preguntado alguna vez qué elemento tiene la mayor densidad o masa por unidad de volumen? Aunque generalmente se cita el osmio como el elemento con mayor densidad, la respuesta no siempre es cierta. He aquí una explicación de la densidad y de cómo se determina su valor.
La densidad es la masa por unidad de volumen. Puede medirse experimentalmente o predecirse basándose en las propiedades de la materia y en cómo se comporta en determinadas condiciones. Resulta que cualquiera de los dos elementos puede considerarse el elemento con mayor densidad: el osmio o el iridio. Tanto el osmio como el iridio son metales muy densos, cada uno de los cuales pesa aproximadamente el doble que el plomo. A temperatura y presión ambiente, la densidad calculada del osmio es de 22,61 g/cm3 y la del iridio de 22,65 g/cm3. Sin embargo, el valor medido experimentalmente (mediante cristalografía de rayos X) para el osmio es de 22,59 g/cm3, mientras que el del iridio es sólo de 22,56 g/cm3. Normalmente, el osmio es el elemento más denso.
Sin embargo, la densidad del elemento depende de muchos factores. Entre ellos, el alótropo (forma) del elemento, la presión y la temperatura, por lo que no existe un valor único para la densidad. Por ejemplo, el gas hidrógeno en la Tierra tiene una densidad muy baja, pero ese mismo elemento en el Sol tiene una densidad superior a la del osmio o el iridio en la Tierra. Si se mide la densidad del osmio y del iridio en condiciones normales, el osmio se lleva el premio. Sin embargo, unas condiciones ligeramente diferentes podrían hacer que el iridio saliera ganando.
Osmio
Conocida como plasma de quarks-gluones, esta sorprendente sustancia exótica sólo puede existir a temperaturas o presiones increíblemente altas, y está formada casi por completo por quarks y gluones libres; es posible que todo el universo estuviera lleno sólo de esta sustancia en el período inmediatamente posterior al Big Bang.
«Además de los agujeros negros, no hay nada más denso que lo que estamos creando», afirma David Evans, físico de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y jefe del equipo del detector ALICE del LHC, que ayudó a observar el plasma de quarks y gluones. «Si tuvieras un centímetro cúbico de este material, pesaría 40.000 millones de toneladas».
Al liberar la fantástica energía de miles de colisiones a ultra alta velocidad cada segundo, los físicos del LHC están rompiendo las partículas subatómicas en formas de materia aún más densas y calientes, con la esperanza de averiguar de qué estaba hecho el universo justo después del Big Bang; para ser más exactos, una trillonésima de segundo después.
El plasma de quark-gluón también se creó el año pasado al chocar iones de plomo despojados de todos sus electrones, a una velocidad muy cercana a la de la luz. Como ya he dicho antes (y como su nombre indica), la sustancia está formada casi por completo por quarks y gluones. Los quarks casi nunca se encuentran aislados, debido a un proceso llamado confinamiento de color; son los bloques de construcción de las partículas llamadas hadrones, de las cuales las más «famosas» y estables son los protones y los neutrones. Los gluones son las partículas de intercambio (o bosones de gauge) para la fuerza del color entre los quarks, análogo al intercambio de fotones en la fuerza electromagnética entre dos partículas cargadas. El plasma de quarks-gluones es lo que se llama un líquido perfecto.
Cuál es el elemento más denso del universo
¿Cuál es el material más pesado (más denso) al alcance de la gente normal? Los metales del grupo del platino: platino (21,46 gramos por centímetro cúbico) iridio (22,65g/cc) osmio (22,61g/cc) que son más densos que otros muy densos oro tungsteno y uranio.
A las modestas temperaturas y presiones de la superficie de la Tierra, el material más denso conocido es el elemento metálico osmio, que contiene 22 gramos en un centímetro cúbico o más de 100 gramos en una cucharadita.
Esto significa que el líquido más denso (más pesado) estará en el fondo de la jarra y el menos denso (más ligero) estará en la parte superior. El orden de los líquidos de más pesado a más ligero será jarabe glicerina agua aceite y luego el alcohol estará en la parte superior.
Aunque el acero es más denso que el agua, el aire es mucho menos denso que el agua (véase la Tabla 1). Los barcos metálicos pueden flotar porque su densidad total -acero más aire- es menor que la del agua en la que flotan.
En términos prácticos, la densidad es el peso de una sustancia para un volumen específico. La densidad del agua es de aproximadamente 1 gramo por mililitro, pero cambia con la temperatura o si hay sustancias disueltas en ella. El hielo es menos denso que el agua líquida y por eso los cubitos de hielo flotan en el vaso.
El material más denso de la tierra
Cuando una estrella masiva explota, no todo el material es expulsado al espacio. Parte de él colapsa en un objeto extremadamente compacto conocido como estrella de neutrones, en cuyo interior las fuerzas gravitatorias aplastan protones y electrones, convirtiéndolos en partículas conocidas como neutrones.
Una estrella de neutrones contiene unas cuantas masas solares de material comprimidas en un radio de sólo 20 km. Esto significa que la materia está tan comprimida que un dedal lleno de ella pesaría millones de toneladas en la Tierra. Las estrellas de neutrones que giran con rapidez y cuyas emisiones de radio parecen encenderse y apagarse se denominan púlsares.
Más allá del límite de masa de una estrella de neutrones -unas tres masas solares- la gravedad se vuelve abrumadora y colapsa la estrella aún más, creando un agujero negro. Estos son quizás los objetos más extraños del Universo, porque nada, ni siquiera la luz, puede escapar del interior de un agujero negro. Así, la presencia de un agujero negro sólo puede inferirse por su efecto sobre los objetos celestes circundantes y otro material interestelar.Prácticamente todos los tipos de objetos compactos son fuentes significativas de emisión de alta energía debido a los enormes campos gravitatorios que tienden a generar. Los campos gravitatorios pueden acelerar las partículas que se encuentran en sus proximidades hasta alcanzar velocidades extremas, que luego emiten rayos gamma y rayos X.Integral está captando imágenes de la emisión de alta energía de estos objetos compactos con un detalle sin precedentes, lo que permite a los astrónomos echar un vistazo más claro que nunca a estos enigmáticos objetos.
