Hubble-bilden av en enda kvasar, WFI2026-4536, gravitationslins och avbildad i fyra underbilder. Panel (a) visar bilden, och panel (b) visar bilden efter att kvasarkomponenterna har subtraherats, avslöjar den svaga linsgalaxen i förgrunden ("G"). Astronomer har använt ljusvariationer mellan kvasarens linskomponenter för att sluta sig till storleken på dess ackreterande skiva och massan av dess supermassiva svarta hål. Kredit:NASA-Hubble, Morgan et al. 2003
En aktiv galaktisk kärna (AGN) är ett supermassivt svart hål som finns i kärnan av en galax som ansamlas material. Accretionen sker i närheten av den heta torusen runt kärnan, och det kan generera snabbt rörliga jetstrålar av laddade partiklar som avger ljus, variabel strålning som material accelererar när det faller inåt. Kvasarer är kanske den mest kända lysande AGN, och deras kärnor är relativt oskyddade av damm. Kvasarkärnområden och -skivor är för långt borta och alldeles för små för att kunna lösas med teleskop och astronomer som försöker förstå kvasarernas beteende, AGN, och accretion diskar tvingas sluta sig till fysiken från indirekta mätningar. Fluxvariabilitetsmätningar erbjuder en sådan väg.
Mikrolinsning hänvisar till korta ljusblixtar som produceras när kosmiska kroppar rör sig, fungerar som gravitationslinser, modulera ljusintensiteten från bakgrundskällor. Eftersom ljusets väg böjs av närvaron av en massa, materiella kroppar kan fungera som gravitationslinser för att förvränga bilderna av objekt som ses bakom dem. Mikrolinsning erbjuder en möjlighet att mäta storlekarna på kvasar AGN. Lensade kvasarbilder hittas ibland som har förstorats och förvrängts till flera bilder av en förgrundsgalax och stjärnobjekten i den. När kvasaren rör sig i förhållande till vår siktlinje, denna förstoring ändras, genererar betydande okorrelerad variation mellan bilderna över månader eller år. Om tidsfördröjningarna mellan de multipla bilderna av kvasaren övervakas tillräckligt noga under flera epoker är det möjligt att reda ut den inneboende kvasarvariabiliteten från mikrolinsvariabiliteten. Endast fjorton mätningar av flerepoker av kvasarer har gjorts fram till nu.
CfA-astronomen Emilio Falco var medlem i ett team som använde dessa variabilitetstekniker för att uppskatta storleken och massan av ackretionsskivan och det svarta hålet i kvasaren WFI2026-4536, en kvasar så avlägsen att dess ljus har färdats mot oss i nästan elva miljarder år; universums ålder är bara 13,7 miljarder år. Forskarna analyserade data om optisk ljusvariabilitet under tretton år, från 2004 till 2017, och utvecklade linsmodeller som kunde begränsa storleken på kvasarens ackretionskiva till cirka trehundrasextio astronomiska enheter och massan av dess supermassiva svarta hål till cirka en och en halv miljard solmassor. Massan överensstämmer i grova drag med andra förväntningar och med mängden massor i de fjorton andra kvasarerna som mäts på liknande sätt, men ungefär dubbelt så stor som förväntat av metoder baserade på ljusstyrkan. De rapporterar också de första massmätningarna av det centrala svarta hålet med hjälp av spektroskopiska data, med resultat som överensstämmer med variabilitetsmetoden. De imponerande resultaten förfinar vår förståelse av dessa avlägsna monster ytterligare och förfinar modellerna av AGN.