Nötron yıldızları (pulsar ya da atarca) yaşamlarının sonuna ulaşmış yıldız artıklarıdır. 10-30 Güneş kütleli bir yıldızın ölümünün sonucudur. Yaklaşık 20 kilometre çapında olmalarına karşılık Güneş’ten daha büyük kütlelidirler. Bu da bu cisimlerin çok yoğun oldukları anlamına gelir.
Katalonya Politeknik Üniversitesi (UPC) ve Kanarya Adaları Astrofizik Enstitüsü (IAC) araştırmacıları bugüne kadar keşfedilmiş en ağır nötron yıldızlarından birinin kütlesini ölçmek için yeni bir yöntem kullandı. 2011 yılında keşfedilen ve yaklaşık 2,3 Güneş kütlesindeki PSR J2215+5135 adlı cisim, bilinen 2000’den fazla nötron yıldızının en büyüklerinden biridir. 2011’de 2,4 Güneş kütlesinde olduğu hesaplanan cisim, 2010 ve 2013’deki çalışmalar dikkate alınarak 2 Güneş kütlesinde olduğu kabul edilmişti.
Bu çalışmada yeni bir yöntem kullanıldı. Yöntem ikili nötron yıldızların kütlesini ölçmek için kullanılanlardan daha doğru sonuçlar verdi. PSR J2215+5135’de ikili bir yıldız sisteminin parçasıdır. Eşi ise Güneş gibi normal bir yıldızdır. Bu yıldız nötron yıldızı tarafından güçlü bir şekilde ışınıma uğramaktadır.
Nötron yıldızı ne kadar büyükse eşi olan yıldız yörüngesinde daha hızlı hareket eder. Yeni yöntemde bu hareketi ölçmek için tayfsal hidrojen ve magnezyum çizgileri kullanıldı. Yıldızın nötron yıldızından yoğun ışın alan tarafı ile almayan kısmına bakılarak nötron yıldızın Güneş’in iki katından daha büyük kütleye sahip olduğu belirlendi.
Bu yöntem diğer nötron yıldızlarında da uygulanabilir ki son 10 yılda Fermi-LAT NASA gama ışın teleskopu ile benzer düzinelerce atarca keşfedildi. Yöntem ikili sistemlerde karadelik ve beyaz cüceler için de uygulanabilir.
Bir nötron yıldızının maksimum kütlesini belirleyebilmek için nükleer fizik dışında astrofizik de gereklidir. Yüksek yoğunluklarda nükleonlar (atom çekirdeğindeki nötron ve protonlar) arasındaki etkileşmeler günümüz fiziğinin çözülmesi için uğraş verilen sorularından biridir. Nötron yıldızlarının inanılmaz yoğunluğu ise işte bunu gözleyebileceğimiz doğal bir laboratuvar oluşturmaktadır.
Çalışmanın sonuçları 2,3 Güneş kütlesinin desteklenmesi için nötron yıldızının çekirdeğindeki parçacıkları arasındaki itiş gücünün yeterince güçlü olması gerektiğini ortaya koymaktadır. Bu da nötron yıldızının merkezinde serbest durumda kuark ve başka sıra dışı parçacıkları bulma olasılığının olmadığı anlamına gelir.
