A imagem do Hubble de um único quasar, WFI2026-4536, com lentes gravitacionais e imagens em quatro subimagens. O painel (a) mostra a imagem, e o painel (b) mostra a imagem depois que os componentes do quasar foram subtraídos, revelando a fraca galáxia de lente de primeiro plano ("G"). Os astrônomos usaram variações de luz entre os componentes da lente do quasar para inferir o tamanho de seu disco de acréscimo e a massa de seu buraco negro supermassivo. Crédito:NASA-Hubble, Morgan et al. 2003
Um núcleo galáctico ativo (AGN) é um buraco negro supermassivo que reside no centro de uma galáxia que está acumulando material. O acréscimo ocorre nas proximidades do toro quente em torno do núcleo, e pode gerar jatos de partículas carregadas que se movem rapidamente e emitem brilho, radiação variável conforme o material ccelertes à medida que cai para dentro. Os quasares são talvez os AGN luminosos mais conhecidos, e seus núcleos são relativamente não obscurecidos pela poeira. Discos e regiões nucleares de quasares estão muito distantes e muito pequenos para serem resolvidos com telescópios e astrônomos tentando entender o comportamento dos quasares, AGN, e os discos de acréscimo são forçados a inferir a física a partir de medições indiretas. As medições de variabilidade de fluxo oferecem um desses caminhos.
Microlente refere-se aos curtos flashes de luz produzidos ao mover corpos cósmicos, atuando como lentes gravitacionais, modular a intensidade da luz das fontes de fundo. Porque o caminho da luz é dobrado pela presença de uma massa, corpos materiais podem agir como lentes gravitacionais para distorcer as imagens de objetos vistos por trás deles. A microlente oferece uma oportunidade para medir os tamanhos do quasar AGN. Imagens de quasares com lentes são ocasionalmente encontradas que foram ampliadas e distorcidas em várias imagens por uma galáxia em primeiro plano e os objetos estelares dentro dela. Conforme o quasar se move em relação à nossa linha de visão, esta ampliação muda, gerando variabilidade não correlacionada significativa entre as imagens ao longo de meses ou anos. Se os atrasos de tempo entre as várias imagens do quasar forem monitorados de perto o suficiente durante várias épocas, é possível desvendar a variabilidade intrínseca do quasar a partir da variabilidade da microlente. Apenas quatorze medições de tamanho de quasares em várias épocas foram feitas até agora.
O astrônomo CfA Emilio Falco foi membro de uma equipe que usou essas técnicas de variabilidade para estimar o tamanho e a massa do disco de acreção e do buraco negro no quasar WFI2026-4536, um quasar tão distante que sua luz viaja em nossa direção há quase onze bilhões de anos; a idade do universo é de apenas 13,7 bilhões de anos. Os cientistas analisaram dados de variabilidade de luz óptica ao longo de treze anos, de 2004 a 2017, e desenvolveu modelos de lentes que foram capazes de restringir o tamanho do disco de acreção do quasar a cerca de trezentas e sessenta unidades astronômicas e a massa de seu buraco negro supermassivo a cerca de 1,5 bilhão de massas solares. A massa está de acordo com outras expectativas e com a gama de massas nos outros quatorze quasares medidos de forma semelhante, mas cerca de duas vezes maior do que o esperado de métodos baseados na luminosidade. Eles também relatam as primeiras medições de massa do buraco negro central usando dados espectroscópicos, com resultados consistentes com o método de variabilidade. Os resultados impressionantes refinam ainda mais nossa compreensão desses monstros distantes e refinam os modelos de AGN.