Forskare från West Virginia University har hjälpt till att upptäcka den mest massiva neutronstjärnan hittills, ett genombrott avslöjat genom Green Bank Telescope i Pocahontas County.

Neutronstjärnan, ringde J0740+6620, är en snabbt snurrande pulsar som packar 2,17 gånger solens massa (vilket är 333, 000 gånger jordens massa) in i en sfär bara 20-30 kilometer, eller cirka 15 mil, tvärs över. Denna mätning närmar sig gränserna för hur massivt och kompakt ett enda föremål kan bli utan att krossa sig själv i ett svart hål.

Stjärnan upptäcktes ungefär 4, 600 ljusår från jorden. Ett ljusår är ungefär sex biljoner mil.

Dessa fynd, från National Science Foundation-finansierade NANOGrav Physics Frontiers Center, publicerades idag (16 september) i Natur astronomi .

Författare på tidningen inkluderar Duncan Lorimer, astronomiprofessor och Eberly College of Arts and Sciences biträdande dekan för forskning; Eberly Distinguished professor i fysik och astronomi Maura McLaughlin; Nate Garver-Daniels, systemadministratör vid institutionen för fysik och astronomi; och postdoktorer och tidigare studenter Harsha Blumer, Paul Brook, Pete Gentile, Megan Jones och Michael Lam.

Upptäckten är ett av många otroliga resultat, McLaughlin sa, som har dykt upp under rutinobservationer som tagits som en del av ett sökande efter gravitationsvågor.

"På Green Bank, vi försöker detektera gravitationsvågor från pulsarer, " sa hon. "För att göra det, vi måste observera massor av millisekundspulsarer, som är snabbt roterande neutronstjärnor. Detta (upptäckten) är inte ett gravitationsvågdetektionspapper utan ett av många viktiga resultat som har uppstått från våra observationer."

Pulsarens massa mättes genom ett fenomen känt som "Shapiro Delay". I huvudsak, gravitationen från en vit dvärg medföljande stjärna förvränger utrymmet som omger den, i enlighet med Einsteins allmänna relativitetsteori. Detta gör att pulserna från pulsaren färdas bara en liten bit längre när de färdas genom den förvrängda rumtiden runt vit dvärg. Denna fördröjning berättar för dem massan av den vita dvärgen, vilket i sin tur ger en massmätning av neutronstjärnan.

Neutronstjärnor är de komprimerade resterna av massiva stjärnor som gått till supernova. De skapas när jättestjärnor dör i supernovor och deras kärnor kollapsar, med protoner och elektroner som smälter in i varandra för att bilda neutroner.

För att visualisera massan av den upptäckta neutronstjärnan, en enda sockerbit värd av neutronstjärnematerial skulle väga 100 miljoner ton här på jorden, eller ungefär samma som hela den mänskliga befolkningen.

Medan astronomer och fysiker har studerat dessa föremål i decennier, många mysterier kvarstår om deras inre natur:Blir krossade neutroner "superflytande" och flyter fritt? Bryts de ner till en soppa av subatomära kvarkar eller andra exotiska partiklar? Vad är vändpunkten när gravitationen vinner över materia och bildar ett svart hål?

"Dessa stjärnor är väldigt exotiska, ", sa McLaughlin. "Vi vet inte vad de är gjorda av och en riktigt viktig fråga är, "Hur massiv kan du göra en av dessa stjärnor?" Det har konsekvenser för mycket exotiskt material som vi helt enkelt inte kan skapa i ett laboratorium på jorden."

Pulsarer har fått sitt namn på grund av de dubbla strålarna av radiovågor som de sänder ut från sina magnetiska poler. Dessa strålar sveper över rymden på ett fyrliknande sätt. Vissa roterar hundratals gånger varje sekund.

Eftersom pulsarer snurrar med sådan fenomenal hastighet och regelbundenhet, astronomer kan använda dem som den kosmiska motsvarigheten till atomklockor. Sådan exakt tidtagning hjälper astronomer att studera rymdtidens natur, mäta massorna av stjärnobjekt och förbättra deras förståelse av allmän relativitet.