ستاره‌های نوترونی محتوی چگال‌ترین ماده‌ی قابل مشاهده در عالم هستند. این ستارگان جرمی بیس از جرم موجود در خورشید را در کره‌ای به اندازه‌ی یک شهر جای می‌دهند٬ بدین معنا که چند فنجان از ماده‌ی آن‌ها از کوه اورست پرجرم‌تر است. برای مطالعه‌ی این که ماده را تا چه حد می‌توان در طبیعت فشرد، اختر شناسان از این ستارگان به عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی استفاده می‌کنند.
«سودیپ باتاچاریا»(Sudip Bhattacharyya) از مرکز فضایی گودارد ناسا و دانشگاه مریلند می‌گوید:" می‌توان ذراتی نظیر کوارک را در مرکز ستارگان نوترونی یافت ولی ایجاد آن ها در آزمایشگاه غیر ممکن است. بنا بر این تنها راه موجود برای شناخت آن‌ها ٬شناخت بهتر ستاره‌های نوترونی است."
دانشمندان در برخورد با این معما باید قطر و جرم ستاره‌های نوترونی را به دقت اندازه گیری کنند. اختر شناسان در دو مطالعه‌ی همزمان، یکی با همکاری آژانس فضایی اروپا، رصدخانه ی پرتو ایکس «اکس ام ام-نیوتن»( XMM-Newton) و دیگری رصدخانه‌ی پرتو ایکس ژاپن و ناسا، «سوزاکو»( Suzaku)، در این راه، قدم بزرگی به جلو برداشته‌اند.
تصویری هنرمندانه از دیسک داغ در حال چرخش حول ستاره‌ای نوترونی. گاز بخش درونی دیسک با سرعتی معادل چهل درصد سرعت نور در اطراف ستاره‌ی نوترونی می‌چرخد. دانشمندان با بررسی حرکت این گاز قطر ستاره‌ی نوترونی را اندازه گیری می‌کنند.
باتاچاریا و همکارش «تاد استرومایر» (Tod Strohmayer)، با استفاده از XMM-Newton سیستم دوتایی 1X- مار ( 1Serpens X-) را رصد کردند. این سیستم شامل یک ستاره‌ی نوترونی و یک ستاره‌ی همدم است. آنها خط طیفی اتم‌های آهن داغ را مشاهده کردند که در اطراف ستاره‌ی نوترونی با سرعتی معادل ۴۰ درصد سرعت نور در حال چرخش هستند. رصد خانه‌های پرتو ایکس پیشین، خطوط طیفی آهن را در اطراف ستاره‌های نوترونی نمایان ساخته اما فاقد حساسیت لازم برای اندازه‌گیری جزییات شکل خطوط بودند.
به کمک آینه‌های بزرگ XMM-Newton ، باتاچاریا و استرومایر دریافتند که سرعت بسیار زیاد گاز باعث پهن شدگی نامتقارن خطوط طیفی آهن شده است که به علت اثر دوپلر و اثرات پرتو افکنی پیش بینی شده در نظریه‌ی نسبیت خاص انیشتین باعث اعوجاج این خط طیفی می‌شود. خمیدگی فضا-زمان به وسیله‌ی گرانش قوی ستاره‌ی نوترونی٬ بر طبق نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین٬ خط طیفی آهن ستاره‌ی نوترونی را به طول موج‌های بزرگ‌تر انتقال می‌دهد.
به گفته‌ی استرومایر: "ما این خطوط نامتقارن را در اطراف بسیاری از سیاه چاله‌ها مشاهده کرده‌ایم ولی این اولین مورد برای ستاره‌های نوترونی محسوب می‌شود و نشان می‌دهد که چگونگی شتاب گرفتن مواد در اطراف ستاره‌های نوترونی تفاوت بسیاری با یک سیاه چاله ندارد و این خود ابزاری جدید برای بررسی نظریه‌ی اینشتین است."
گروهی به رهبری «ادوارد ککت»(Edward Cackett) و «جان میلر»(Jon Miller) از دانشگاه میشیگان، به همراه باتاچاریا و استرومایر، از قابلیت‌های طیف سنجی بالای تلسکوپ سوزاکو برای بررسی سه ستاره‌ی نوترونی که هر یک عضوی از یک مجموعه ی دوتایی هستند٬ استفاده کردند. یکی از این سه دوتایی همان 1X- مار بود و نتایج بررسی خطوط طیفی آهن مشابهت زیادی با نتایج رصد XMM-Newton داشت. در اطراف دو سیستم دیگر نیز خطوط آهنی مشابه با 1X- مار وجود داشت.
ککت می‌گوید:" ما فقط گاز در حال چرخش بیرون سطح ستاره‌ی نوترونی را مشاهده می‌کنیم و از آنجا که بخش درونی دیسک تنها تا سطح ستاره‌ی نوترونی ادامه پیدا می‌کند، این اندازه گیری‌ها اندازه‌ی قطر ستاره ی نوترونی را به ما می‌دهد. طبق بررسی ما٬ قطر یک ستاره‌ی نوترونی نمی‌تواند بیشتر از ۲۹ تا ۳۱ کیلومتر باشد و این با روش‌های دیگر اندازه گیری مطابقت دارد." میلر می‌افزاید:" اکنون ما با مشاهده‌ی خط طیفی آهن نسبیتی در اطراف سه ستاره‌ی نوترونی، شیوه‌ی جدیدی را برای اندازه گیری قطر آن‌ها پیدا کرده‌ایم. اندازه گیری جرم و قطر ستاره‌ی نوترونی بسیار مشکل است بنابراین ما به روش‌های متعددی برای دست یابی به این هدف نیازمندیم." فیزیک‌دانان با دانستن جرم و اندازه‌ی یک ستاره ی نوترونی می‌توانند فشردگی یا معادله‌ی حالت ماده‌ی فشرده شده را درون این اشیای بیش از حد چگال توضیح دهند. اختر شناسان در استفاده‌ای دیگر از خطوط طیفی آهن صرف نظر از آزمودن نظریه نسبیت عام اینشتین، می‌توانند شرایط بخش درونی قرص برافزایشی اطراف ستاره‌ی نوترونی را بررسی کنند.
منبع: www.astronomy.com