En Büyük Kütleli Nötron Yıldızı Keşfedildi

Nötron yıldızları büyük kütleli yıldızların evrimsel yaşam süreçlerinin sonunu temsil eder. Dev yıldızların parlak süpernova patlamalarıyla ölmesi ve çekirdeklerinin kütle çekimleri altında çökmesi, protonların ve elektronların, nötronlar oluşturmak üzere birbirine erimesiyle oluşurlar. Bu çekirdek belli bir kütleye sahipse, yerçekimi baskısı altında bir nötron yıldızına dönüşür. Belli bir kütlenin üzerindeyse, çekimin büyüklüğüne karşı koyamaz ve karadeliğe dönüşür. Ancak araştırmacılar, henüz ikisi arasındaki ayrım çizgisinden tam olarak emin değiller.

J0740 + 6620 olarak adlandırılan söz konusu nötron yıldızı, Güneş’in kütlesinin 2,17, Dünya kütlesinin ise 333.000 katı kütleye sahip, yalnızca 20-30 kilometre çaplı, hızlı dönen bir pulsar. Bu büyüklük, bir nesnenin kara deliğe dönüşmeden sahip olabileceği kütle ve yoğunluğun üst sınırına yakın olarak görülüyor.

Pulsar adı verilen bazı nötron yıldızları manyetik kutuplarından radyo dalgaları yayar ve sabit bir hızla dönerler. Pulsarlar bu olağanüstü hız ve düzenlilikle döndüklerinden, astronomlar bunları atomik saatlerin kozmik eşdeğeri olarak kullanabilirler. Bu yüzden gökbilimciler onlara “kozmik deniz fenerleri” adını vermişlerdir. Bazıları saniyede yüzlerce kez döner. Bu hassas zaman tutma, gökbilimcilerin uzay-zaman yapısını incelemelerine, yıldız nesnelerinin kütlelerini ölçmelerine ve genel görelilik anlayışlarını geliştirmelerine yardımcı olur.

Gökbilimciler çeşitli nedenlerden dolayı nötron yıldızlarıyla ilgileniyorlar. Bu yüksek yoğunluklu yıldızların çoğu 25 kilometre civarında çapa sahip olmasına rağmen, tek bir şeker küpü büyüklüğündeki maddeleri Dünya’da 100 milyon ton, yaklaşık tüm insanların ağırlığında olacaktır.

Green Bank ve Arecibo gözlemevleri on yıldan uzun süredir pulsarları katalogluyor. Bu gözlemevlerindeki bilim insanları, Dünya’dan 4.600 ışık yılı uzaklıktaki J0740 + 6620 pulsarını incelediklerinde onun bir beyaz cüce, daha küçük bir ölü yıldızın soğumuş çekirdeği ile ikili sistem oluşturduğunu buldular. İki nesne birbirlerinin ortak kütle merkezi etrafında dönmesi bilim insanlarının bu cisimlerin kütlelerini hesaplamalarına yardımcı oldu. Beyaz cüce, pulsarın önünden geçtiğinde, pulsarın atımının uzayda hareket edişini değiştirir ve hassas zamanlamasında gecikme yaratır. Araştırmacılar bu gecikmeyi ölçüp, Shapiro zaman gecikmesi adı verilen bir yöntem kullanarak pulsarın kütlesini belirleyebildiler.

Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi yazarlarından Scott Ransom yapılan basın açıklamasında, “Bu ikili yıldız sisteminin yönelimi fantastik bir kozmik laboratuvar oluşturdu” dedi. “Nötron yıldızları, iç yoğunluklarının aşırı yükseldiği bir dönüm noktasına sahip: Yerçekimi kuvveti (bu noktadan sonra), nötronların daha fazla çökmeye karşı koyma yeteneğini bile bastırıyor. Bulduğumuz her “en büyük” nötron yıldızı bizi bu dönüm noktasını belirlemeye ve bu akıl almaz yoğunluktaki maddenin fiziğini anlamamıza yardımcı olmaya daha da yakınlaştırıyor.”

Bulgu astrofizikçilerin nötron yıldızları hakkında başka bazı büyük soruları cevaplamasına da yardımcı olabilir. Örneğin, araştırmacılar, bu süper kozmik nesnelerin içinde neler olup bittiğinden, içindeki nötronların bir sıvı gibi serbestçe akıp akmadıklarından ya da oldukları yerlerinde çakılı durmadıklarından emin değiller. Ayrıca, yoğun yerçekiminin nötronları bir kuark ve diğer egzotik parçacıklar çorbasına dönüşecek şekilde ezmesi de mümkün görünüyor.