Nötron yıldızı, süpernova olarak patlayan büyük bir yıldızın çöken çekirdeğidir; süpernova, bazı büyük yıldızların yaşamına son veren patlamadır. Nötron yıldızı, Güneş’in kütlesinden daha fazla kütleyi yaklaşık 24–26 kilometre genişliğindeki bir küreye sığdırır. Bu genişlik, yıldızın merkezinden geçen düz çizgiyle ölçülen çapıdır.

Boyut

Bilim insanları, bir nötron yıldızının ince bir hidrojen ya da helyum atmosferinin altında ağır atomlardan oluşan katı bir kabuğu olduğunu düşünüyor. Böylece yıldızın büyüklüğü ölçülebilen bir yüzeyi olur. Hassas ölçümler, Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki bir X-ışını teleskobu olan NICER’dan geliyor.

NICER, hızla dönen nötron yıldızları olan pulsarları inceliyor. Gökbilimciler NICER’ın verilerinden yararlanarak PSR J0030+0451 pulsarının yaklaşık 26 kilometre genişliğinde olduğunu ve Güneş’in yaklaşık 1,4 katı kütleye sahip olduğunu buldu. Kütlesi Güneş’in yaklaşık 2,1 katı olan PSR J0740+6620, bir ekibin analizinde yaklaşık 25 kilometre, bir başka ekibin analizinde yaklaşık 27 kilometre genişliğinde ölçüldü. 2024’te üçüncü bir pulsarın, PSR J0437−4715’in genişliği yaklaşık 23 kilometre olarak ölçüldü.

Bu sonuçların her birinde birkaç kilometrelik belirsizlik var. Bir ekip, ilk iki pulsarın sonuçlarını başka gözlemlerle birleştirerek 2021’de, kütlesi Güneş’in 1,4 katı olan tipik bir nötron yıldızının yarıçapının 12,45 kilometre olduğunu, artı eksi 0,65 belirsizlikle buldu. Bu da yıldızın genişliğini yaklaşık 24–26 kilometre yapar.

Boyut karşılaştırmaları

• NASA, bir nötron yıldızının genişliğini New York’taki Manhattan Adası’nın uzunluğuyla karşılaştırıyor.
• 24 kilometre genişliğindeki bir nötron yıldızının ekvatorunu bir kez dolaşarak koşmak yaklaşık 75 kilometrelik bir yol olurdu; bu da yaklaşık 1,8 maraton uzunluğundadır.
• Phobos, Mars’ın iki uydusundan büyük olanıdır ve yaklaşık 27 kilometre uzunluğundadır; bu, bir nötron yıldızının genişliğinden biraz fazladır. Buna karşın tipik bir nötron yıldızının kütlesi, Phobos’un kütlesinin yaklaşık 260 trilyon katıdır.
• Güneş yaklaşık 1,39 milyon kilometre genişliğindedir; bu, 24 kilometrelik bir nötron yıldızının genişliğinin 58.000 katıdır.
• Bir nötron yıldızı bir basketbol topu büyüklüğüne küçültülse, Güneş aynı ölçekte yaklaşık 14 kilometre genişliğinde bir top olurdu.

Nötron yıldızının oluşumu

Güneş’ten kat kat ağır bir yıldız, yaşamının sonunda çekirdeğindeki yakıtı tüketir. Çekirdek kendi ağırlığı altında çöker ve yıldız süpernova olarak patlar. Bu yıldızların en ağırları geride kara delikler bırakır. Daha hafif olanlar nötron yıldızları bırakır.

Çökme, çekirdeğin protonlarını ve elektronlarını birbirine ezerek yıldıza adını veren parçacıklar olan nötronlara dönüştürür. Çöken çekirdeğin kütlesi Güneş’in yaklaşık 1 ila 3 katı arasındaysa nötronlar çökmeyi durdurabilir.

İç yapı

Bilim insanları, bir nötron yıldızının katmanlardan oluştuğunu düşünüyor. Kabuğun altında basınç atomları parçalar ve çoğunlukla nötronlardan oluşan bir deniz ortaya çıkar. Derinlerde nötronlar, bir atom çekirdeğindeki parçacıklardan en fazla iki kat daha sıkı paketlenmiştir. Maddenin tam merkezde hangi biçimi aldığı ise hâlâ bilinmiyor.

Tipik bir nötron yıldızının her santimetreküpü ortalama 300 milyon ila 400 milyon ton madde içerir. Nötron yıldızlarının hem büyüklüğünü hem kütlesini ölçmek, fizikçilerin bu kadar yoğun maddenin nasıl davrandığını anlamasını sağlar. PSR J0740+6620, PSR J0030+0451’den neredeyse yüzde 50 daha fazla kütleye sahip, ancak büyüklükleri hemen hemen aynı. Bu sonuç, merkezdeki maddenin daha kolay sıkıştırılabildiğini öne süren bazı fikirlerin aleyhine bir argüman oluşturuyor.

Pulsarlar ve keşfedilmeleri

Walter Baade ile Fritz Zwicky, 1934’te nötron yıldızlarının var olduğunu öne sürdü. Jocelyn Bell Burnell ilk pulsarları 1967’de keşfetti. Bilinen nötron yıldızlarının çoğu pulsar olarak görülür. Pulsarların her biri dönerken gökyüzünde bir deniz feneri ışığı gibi süpüren ışınlar yayar; bu yüzden yanıp sönüyormuş gibi görünür.

Pulsarlar çok hızlı dönebilir. PSR J0740+6620 saniyede 346 kez dönüyor. NICER, bir pulsardan gelen her X-ışınının varış zamanını en fazla 100 nanosaniyelik, yani saniyenin milyarda 100’ü kadar bir sapmayla ölçer. Parlaklıktaki değişim, yıldızın ışığı ne kadar güçlü büktüğünü gösterir; bilim insanları bu bilgiden ve yıldızın kütlesinden yıldızın büyüklüğünü hesaplayabilir.

Kaynaklar

• NASA's NICER Probes the Squeezability of Neutron Stars. NASA, 2021.
• NICER. NASA Science.
• Neutron Stars. NASA Imagine the Universe, 2017.
• The Radius of PSR J0740+6620 from NICER and XMM-Newton Data. Miller et al., The Astrophysical Journal Letters, 2021.
• A NICER View of the Massive Pulsar PSR J0740+6620 Informed by Radio Timing and XMM-Newton Spectroscopy. Riley et al., The Astrophysical Journal Letters, 2021.
• A NICER View of PSR J0030+0451: Millisecond Pulsar Parameter Estimation. Riley et al., The Astrophysical Journal Letters, 2019.
• A NICER View of the Nearest and Brightest Millisecond Pulsar: PSR J0437–4715. Choudhury et al., The Astrophysical Journal Letters, 2024.
• Sun Fact Sheet. NASA, 2024.
• Mars Fact Sheet. NASA, 2025.
• Phobos. NASA Science, 2024.
• Marathon. World Athletics.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.