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En el Universo, el “vacío” perfecto no existe. Incluso en el espacio que separa las galaxias hay partículas, además de cosas tan extrañas como la antimateria y la energía oscura. Por lo tanto, absolutamente todos los rincones del Cosmos tienen una densidad determinada.
Desde el agua que bebemos hasta el núcleo de una estrella de neutrones, todo tiene una densidad, la cual va desde valores increíblemente pequeños (en el vacío del espacio) hasta valores inmensamente grandes que se escapan de nuestro entendimiento.
Ahí fuera hay cosas tan densas que nos hacen darnos cuenta de lo asombroso (y a la vez, escalofriante) que es el Universo. Y es que, ¿qué pensarías si te dijéramos que una cucharada de una determinada estrella pesaría tanto como todos los vehículos que ha fabricado la humanidad? Todo ese peso en el tamaño de una cucharada de azúcar.
En esto es en lo que nos centraremos hoy: en hacer un viaje a través del Universo para encontrar los materiales y objetos con una mayor densidad. Descubrirás cosas realmente increíbles.
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Pero, ¿qué es la densidad?
Antes de pasar a analizar los objetos más densos del Universo, es importante entender exactamente qué es esto de la densidad. La densidad es una magnitud ampliamente utilizada en el mundo de la física y de la química que relaciona la proporción existente entre la masa y el volumen de un objeto.
Cualquier objeto compuesto de materia (en otras palabras, todo lo que vemos) tiene una densidad concreta, es decir, un valor de densidad que nace en función de cuánto pesa ese objeto por unidad de volumen. Y para entenderlo, veamos un ejemplo.
Imaginemos que tenemos dos rocas y queremos saber cuál de las dos es más densa. Para ello, debemos encontrar la masa y el volumen. La primera pesa 7.000 kg y la segunda, 2.000 kg. A simple vista, podríamos suponer (erróneamente) que la más densa es la primera, pues pesa más. Pero no. Aquí no nos interesa cuál pesa más en sí, sino la que pesa más por unidad de volumen.
Por ello, pasamos a ver su volumen. Al hacerlo, vemos que la primera tiene un volumen de 1 metro cúbico (es la unidad más utilizada para cálculos de densidad), mientras que la segunda tiene un volumen de 0’1 metros cúbicos.
Una vez tenemos masa y volumen, hay que encontrar la densidad. Esto se consigue dividiendo la masa por el volumen. De este modo, la primera (con una masa de 7.000 kg y un volumen de 1 m3) tiene una densidad de 7.000 kg/m3, es decir, que cada metro cúbico de roca pesa 7.000 kg. Si tuviéramos 2 metros cúbicos de esa roca, pesarían 14.000 kg.
Y la segunda (con una masa de 2.000 kg y un volumen de 0’1 m3) tiene una densidad de 20.000 kg/m3, es decir, que cada metro cúbico de esta segunda roca pesa 20.000 kg. Por lo tanto, la roca más densa es la segunda ya que, si cogiéramos el mismo volumen (1 metro cúbico) de ambas, esta segunda pesaría más.
Esto es, a grandes rasgos, la densidad. Y si podemos hacerlo con rocas podemos hacerlo con cualquier material u objeto del Universo. Y estos estudios son los que han permitido que descubramos cosas increíbles de nuestro Cosmos.
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¿Cuáles son los objetos con mayor densidad del Cosmos?
Una vez entendido el concepto de densidad, que ya hemos dicho que se podría definir como “cuánto pesa un objeto por unidad de volumen”, podemos pasar a presentar los cuerpos y objetos más densos del Universo.
Vamos a presentar la densidad de estos en kilogramos (kg) por metro cúbico, que es una de las medidas más utilizadas. Y para hacernos una idea de los valores con los que trabajaremos, tengamos siempre en mente que el agua tiene una densidad de 997 kg/m3. Tomando esto como referencia, veremos las cifras astronómicas con las que trabajaremos.
10. Iridio: 22.560 kg/m3
Empezamos esta lista con los elementos más densos de la tabla periódica. El iridio es el tercer elemento con mayor densidad del Universo: un metro cúbico pesa 22.560 kg. Se trata de un metal que es literalmente más denso que el núcleo de la Tierra, pues este tiene una densidad de 13.000 kg/m3. Y aunque esto resulte asombroso, no hemos hecho más que empezar.
9. Osmio: 22.570 kg/m3
Continuamos con el osmio, el elemento natural más denso del Universo. Y recalcamos esto de natural. Con una densidad de 22.570 kg/m3 es el elemento químico con mayor densidad. Se trata de un metal que se utiliza en algunas aleaciones con el platino.
8. Hassio: 40.700 kg/m3
El hassio es el elemento más denso del Universo, pero no es un elemento natural. Es artificial. En 1984, científicos alemanes consiguieron “generar” átomos de este elemento fusionando átomos de plomo y de hierro. Su interés es puramente científico, pues más allá del hecho de ser el elemento más denso que ha habido jamás en el Universo, no tiene aplicaciones. De hecho, tiene un período de semidesintegración (una medida química para estimar el tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra de átomos) de menos de 10 segundos.
7. Núcleo del Sol: 150.000 kg/m3
Nos centramos en el del Sol para tener una referencia, pero se puede aplicar a la gran parte de estrellas similares a él, pues tienen densidades parecidas, ya sean por debajo o por arriba. Por regla general, esta es la densidad en el núcleo de una estrella. Es unas cuatro veces más denso que el hassio. Pero a partir de aquí, las cosas empiezan a parecer sacadas de una película de ciencia ficción.
Y es que a pesar de que sea un valor muy alto por las increíbles presiones que hay en su interior, al fin y al cabo el Sol está hecho de átomos de hidrógeno, literalmente el elemento menos denso del Universo, compactado en forma de plasma. Cuando empecemos a ver estrellas hechas de partículas subatómicas y lo que sucede dentro de un agujero negro, la cosa cambiará.
6. Estrella enana blanca: 10.000.000.000 kg/m3
Imagina que el Sol se compactara hasta adquirir el tamaño de la Tierra. Sus 1’9 x 10^30 kg en el tamaño de un planeta pequeño. Ahí tienes una estrella blanca, una estrella 66.000 veces más densa que una estrella como podría ser el Sol. Más que un tipo de estrella, las enanas blancas son la fase final en la vida de determinadas estrellas. Cuando se aproximan a su muerte, la estrella empieza a colapsar por la gravedad de su propio núcleo y se compacta de forma increíble.
5. Estrella de neutrones: 10^17 kg/m3
Si la enana blanca te ha sorprendido, espera. Porque en el Universo hay un tipo de estrella 8 mil millones de veces más densa que la anterior. Para hacernos una idea, imagina que compactamos el Sol hasta que tenga el tamaño de la isla de Manhattan. Ahí tienes una estrella de neutrones. De hecho, una estrella de neutrones es un objeto de apenas 10 km de diámetro con una masa dos veces más grande que la del Sol. Sencillamente asombroso.
Las estrellas de neutrones son uno de los objetos más misteriosos en el mundo de la astronomía y es, de momento, el objeto natural del Universo más denso cuya existencia ha sido demostrada. Estas estrellas se forman cuando una estrella supermasiva (aquellas millones de veces más grandes que el Sol) explotan, dejando un núcleo en el que los protones y los electrones de sus átomos se fusionan, por lo que no hay distancia de repulsión entre ellos y se pueden conseguir estas tan increíbles densidades.
4. Plasma de quarks: 10^19 kg/m3
Seguimos con cosas increíbles. Y a partir de ahora son tan asombrosas que su presencia de forma natural no se ha observado. Empecemos esta nueva etapa con el conocido como “plasma de quarks”. Se trata de un estado de la materia que se cree que era la forma en la que se encontraba el Universo apenas unos milisegundos después del Big Bang.
Todo lo que daría lugar al Cosmos estaba contenido en este plasma asombrosamente denso. Su posible existencia en los orígenes del Universo se demostró cuando, en 2011, científicos del Gran Colisionador de Hadrones consiguieron crear la sustancia en cuestión haciendo colisionar (valga la redundancia) átomos de plomo entre ellos a la (casi) velocidad de la luz.
3. Estrella de preones: 10^23 kg/m3
Llegamos a nuestro top 3 con objetos cuya existencia no ha sido comprobada, pues todo se basa en suposiciones y teorías de la física. Por lo tanto, por el momento, el plasma de quarks anteriormente mencionado es el material más denso del Universo.
Una estrella de preones es un tipo de estrella cuya existencia sería posible (y, en teoría, deberían existir) por las leyes de la física, pero son tan pequeñas que no somos capaces de detectarlas. Los astrofísicos creen que existe un fenómeno cósmico por el cual, determinadas partículas subatómicas (entre ellas, los quarks) pueden formar este tipo de estrellas. Estas hipotéticas estrellas tendrían una densidad 47 millones de veces mayor que una estrella de neutrones. Dicho de otra manera, imagina compactar toda la masa del Sol en una pelota de golf. Esto es una estrella de preones. Sin embargo, su existencia no ha sido demostrada. Todo es hipotético.
2. Partícula de Planck: 10^96 kg/m3
Y por si las cosas no eran ya suficientemente extrañas, llegamos a la densidad de Planck. La partícula de Planck es una hipotética partícula subatómica que se define como un agujero negro en miniatura. Y muy miniatura. Para entenderlo “fácilmente”, imaginemos esta partícula como un protón, pero 13 millones de cuatrillones de veces más pesada y varios trillones de veces más pequeña.
Se escapa por completo de nuestro entendimiento. Y como un agujero negro es un punto del espacio en el que la densidad es tan alta que genera una gravedad de la que ni siquiera la luz puede escapar, de ahí que digamos que una partícula de Planck es un “agujero negro en miniatura”.
1. Agujero negro: densidad infinita
Terminamos por todo lo alto. El agujero negro es el objeto más denso del Universo. Y nunca nada le quitará este trono porque, básicamente, las leyes de la física impiden que haya algo más denso. Un agujero negro es una singularidad en el espacio, es decir, un punto de infinita masa sin volumen, por lo que, por matemáticas, la densidad es infinita. Y esto es lo que hace que genere una fuerza gravitacional tan alta que ni la luz puede escapar de su atracción. Más allá de esto, no sabemos (y seguramente nunca lo haremos) qué sucede en su interior. Todo son suposiciones.
