Zelfs de meest superzware van de superzware zwarte gaten zijn niet erg groot, waardoor het extreem moeilijk is om hun maten te meten. Echter, astronomen hebben onlangs een nieuwe techniek ontwikkeld die de massa van een zwart gat kan schatten op basis van de beweging van heet gas om hen heen - zelfs als het zwarte gat zelf kleiner is dan een enkele pixel.

Superzware zwarte gaten zijn omgeven door tonnen oververhit plasma. Dat plasma wervelt rond het achterste gat, vormen een torus en een accretieschijf die continu materiaal in het zwarte gat voedt. Door de extreme zwaartekracht dat gas beweegt ongelooflijk snel en schijnt fel. Het is dat licht dat we identificeren als een quasar, die vanuit het hele universum te zien zijn.

Hoewel de quasars relatief gemakkelijk te herkennen zijn, het is veel uitdagender om de eigenschappen van het centrale zwarte gat te kwantificeren. Nu Felix Bosco, in nauwe samenwerking met Jörg-Uwe Pott, beide van het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) in Heidelberg, en voormalig MPIA-onderzoekers Jonathan Stern (nu Universiteit van Tel Aviv, Israël) en Joseph Hennawi (nu UC Santa Barbara; V.S. en Universiteit Leiden, Nederland), is er voor het eerst in geslaagd de haalbaarheid aan te tonen van het direct bepalen van de massa van een quasar met behulp van een techniek die spectroastrometrie wordt genoemd.

Spectroastrometrie is gebaseerd op het observeren van het gebied rond het zwarte gat. Terwijl het gas eromheen wervelt, een deel ervan zal in onze richting bewegen en een deel als het zich zal verwijderen. Het deel van het gas dat naar ons toe beweegt, zal blauw verschoven zijn, en het gedeelte dat weg beweegt, zal meer rood verschuiven. Zelfs als het centrale zwarte gat en de accretieschijf te klein zijn om op te lossen, de techniek kan nog steeds worden toegepast in verder weg gelegen regio's, en door middel van modellering kunnen de onderzoekers een massa schatten.

"Door spectrale en ruimtelijke informatie in het verzamelde licht te scheiden, en door de gemeten gegevens statistisch te modelleren, we kunnen afstanden van veel minder dan één beeldpixel afleiden van het midden van de accretieschijf, ’ legt Bosco uit.

Het team heeft deze techniek met succes toegepast op J2123-0050, een quasar actief toen het universum slechts 2,9 miljard jaar oud was. Ze ontdekten dat het centrale zwarte gat 1,8 miljard zonsmassa's woog. Deze techniek naar een hoger niveau tillen en gericht zijn op de vroegste quasars, echter, nieuwe telescopen nodig.

Joe Hennawi voegt toe, "Met de aanzienlijk verhoogde gevoeligheid van de James Webb Space Telescope (JWST) en de Extremely Large Telescope (ELT, met een primaire spiegeldiameter van 39 meter) momenteel in aanbouw, we zullen binnenkort quasarmassa's kunnen bepalen bij de hoogste roodverschuiving." Jörg-Uwe Pott, die ook de Heidelberg-bijdragen aan ELT's eerste nabij-infraroodcamera leidt, MICADO, voegt toe, "De nu gepubliceerde haalbaarheidsstudie helpt ons bij het definiëren en voorbereiden van onze geplande ELT-onderzoeksprogramma's."