L'immagine Hubble di un singolo quasar, WFI2026-4536, lenti gravitazionali e ripreso in quattro sottoimmagini. Il pannello (a) mostra l'immagine, e il pannello (b) mostra l'immagine dopo che le componenti del quasar sono state sottratte, rivelando la debole galassia lente in primo piano ("G"). Gli astronomi hanno usato variazioni di luce tra i componenti lenti del quasar per dedurre le dimensioni del suo disco in accrescimento e la massa del suo buco nero supermassiccio. Credito:NASA-Hubble, Morgana et al. 2003
Un nucleo galattico attivo (AGN) è un buco nero supermassiccio che risiede nel nucleo di una galassia che sta accumulando materiale. L'accrescimento avviene in prossimità del toro caldo attorno al nucleo, e può generare getti in rapido movimento di particelle cariche che emettono brillanti, radiazione variabile mentre il materiale accelera mentre cade verso l'interno. I quasar sono forse gli AGN luminosi più conosciuti, ed i loro nuclei sono relativamente non oscurati dalla polvere. Le regioni e i dischi nucleari dei quasar sono troppo lontani e troppo piccoli per essere risolti con telescopi e astronomi che cercano di capire il comportamento dei quasar, AGN, e i dischi di accrescimento sono costretti a dedurre la fisica da misurazioni indirette. Le misurazioni della variabilità del flusso offrono una di queste strade.
Il microlensing si riferisce ai brevi lampi di luce prodotti quando si muovono corpi cosmici, fungendo da lenti gravitazionali, modulare l'intensità della luce proveniente da fonti di fondo. Poiché il percorso della luce è piegato dalla presenza di una massa, i corpi materiali possono agire come lenti gravitazionali per distorcere le immagini degli oggetti visti dietro di loro. Il microlensing offre l'opportunità di misurare le dimensioni di quasar AGN. Occasionalmente si trovano immagini di quasar con lenti che sono state ingrandite e distorte in più immagini da una galassia in primo piano e dagli oggetti stellari al suo interno. Mentre il quasar si sposta rispetto alla nostra linea di vista, questo ingrandimento cambia, generando una significativa variabilità non correlata tra le immagini nel corso di mesi o anni. Se i ritardi temporali tra le immagini multiple del quasar sono monitorati abbastanza da vicino durante più epoche è possibile svelare la variabilità intrinseca del quasar dalla variabilità del microlensing. Finora sono state effettuate solo quattordici misurazioni delle dimensioni di quasar multi-epoca.
L'astronomo CfA Emilio Falco era un membro di un team che ha utilizzato queste tecniche di variabilità per stimare le dimensioni e la massa del disco di accrescimento e del buco nero nel quasar WFI2026-4536, un quasar così lontano che la sua luce viaggia verso di noi da quasi undici miliardi di anni; l'età dell'universo è di soli 13,7 miliardi di anni. Gli scienziati hanno analizzato i dati sulla variabilità della luce ottica in tredici anni, dal 2004 al 2017, e ha sviluppato modelli di lenti che sono stati in grado di limitare le dimensioni del disco di accrescimento del quasar a circa trecentosessanta unità astronomiche e la massa del suo buco nero supermassiccio a circa un miliardo e mezzo di masse solari. La massa è in grosso accordo con altre aspettative e con l'intervallo delle masse negli altri quasar quasar misurati in modo simile, ma circa il doppio di quanto previsto dai metodi basati sulla luminosità. Riportano anche le prime misurazioni di massa del buco nero centrale utilizzando dati spettroscopici, con risultati coerenti con il metodo della variabilità. I risultati impressionanti affinano ulteriormente la nostra comprensione di questi mostri lontani e perfezionano i modelli di AGN.