حتى الثقوب السوداء فائقة الكتلة ليست كبيرة جدًا ، مما يجعل من الصعب للغاية قياس أحجامها. ومع ذلك ، فقد طور علماء الفلك مؤخرًا تقنية جديدة يمكنها تقدير كتلة الثقب الأسود بناءً على حركة الغاز الساخن حولهم - حتى عندما يكون الثقب الأسود نفسه أصغر من بكسل واحد.
الثقوب السوداء الهائلة محاطة بأطنان من البلازما شديدة الحرارة. يدور هذا البلازما حول الثقب الخلفي ، ويشكل طوقًا وقرصًا تراكميًا يغذي باستمرار المواد في الثقب الأسود. بسبب الجاذبية الشديدة ، يتحرك هذا الغاز بسرعة لا تصدق ويضيء بشدة. إنه ذلك الضوء الذي نحدده على أنه الكوازار ، والتي يمكن رؤيتها من جميع أنحاء الكون.
في حين أنه من السهل نسبيًا تحديد الكوازارات ، إلا أنه من الصعب تحديد خصائص الثقب الأسود المركزي. الآن فيليكس بوسكو ، بالتعاون الوثيق مع يورج أوفي بوت ، وكلاهما من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) في هايدلبرغ ، والباحثين السابقين في MPIA جوناثان ستيرن (الآن جامعة تل أبيب ، إسرائيل) وجوزيف حناوي (الآن جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا ؛ الولايات المتحدة الأمريكية وجامعة ليدن بهولندا) ، ولأول مرة في إثبات جدوى التحديد المباشر لكتلة الكوازار باستخدام تقنية تسمى قياس الطيف .
يعتمد قياس الطيف على مراقبة المنطقة المحيطة بالثقب الأسود. مثل الغاز الدوامات حوله ، بعضها سيتحرك في اتجاهنا والبعض الآخر إذا كان سيتحرك بعيدًا. سيتحول جزء الغاز الذي يتحرك نحونا إلى اللون الأزرق ، وسيتحول الجزء الذي يتحرك بعيدًا إلى اللون الأحمر بدرجة أكبر. حتى لو كان الثقب الأسود المركزي وقرص التراكم صغيرين جدًا بحيث يتعذر حلهما ، فلا يزال من الممكن تطبيق هذه التقنية على مناطق أبعد ، ومن خلال النمذجة يمكن للباحثين تقدير الكتلة.
أوضح بوسكو: 'من خلال فصل المعلومات الطيفية والمكانية في الضوء المجمع ، وكذلك عن طريق النمذجة الإحصائية للبيانات المقاسة ، يمكننا اشتقاق مسافات أقل بكثير من بكسل صورة واحدة من مركز قرص التراكم'.
نجح الفريق في تطبيق هذه التقنية على J2123-0050 ، وهو كوازار نشط عندما كان عمر الكون 2.9 مليار سنة فقط. ووجدوا أن الثقب الأسود المركزي يزن 1.8 مليار كتلة شمسية. ومع ذلك ، فإن نقل هذه التقنية إلى المستوى التالي واستهداف أقرب النجوم الزائفة سيتطلب بعض التلسكوبات الجديدة.
يضيف جو حناوي ، 'مع زيادة حساسية تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) والتلسكوب الكبير للغاية (ELT ، بقطر مرآة أساسي يبلغ 39 مترًا) قيد الإنشاء حاليًا ، سنتمكن قريبًا من تحديد كتل الكوازارات في أعلى انزياحات حمراء '. يضيف Jörg-Uwe Pott ، الذي يقود أيضًا مساهمات Heidelberg لأول كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من ELT ، MICADO ، 'تساعدنا دراسة الجدوى المنشورة الآن على تحديد وإعداد برامج أبحاث ELT المخططة.'
