L'image de Hubble d'un seul quasar, WFI2026-4536, lentille gravitationnelle et imagée en quatre sous-images. Le panneau (a) montre l'image, et le panneau (b) montre l'image après soustraction des composantes du quasar, révélant la faible galaxie lentille au premier plan ("G"). Les astronomes ont utilisé des variations lumineuses entre les composants lentilles du quasar pour déduire la taille de son disque d'accrétion et la masse de son trou noir supermassif. Crédit :NASA-Hubble, Morgan et al. 2003
Un noyau galactique actif (AGN) est un trou noir supermassif résidant au cœur d'une galaxie qui accrète de la matière. L'accrétion se produit au voisinage du tore chaud autour du noyau, et il peut générer des jets de particules chargées en mouvement rapide qui émettent des le rayonnement variable à mesure que le matériau accélère lorsqu'il tombe vers l'intérieur. Les quasars sont peut-être les AGN lumineux les plus connus, et leurs noyaux sont relativement non obscurcis par la poussière. Les régions et les disques nucléaires des quasars sont trop éloignés et beaucoup trop petits pour être résolus avec des télescopes et des astronomes essayant de comprendre le comportement des quasars, AGN, et les disques d'accrétion sont obligés d'inférer la physique à partir de mesures indirectes. Les mesures de variabilité de flux offrent une telle avenue.
La microlentille fait référence aux brefs éclairs de lumière produits lors du déplacement des corps cosmiques, agissant comme des lentilles gravitationnelles, moduler l'intensité de la lumière des sources de fond. Parce que le chemin de la lumière est courbé par la présence d'une masse, les corps matériels peuvent agir comme des lentilles gravitationnelles pour déformer les images des objets vus derrière eux. La microlentille offre la possibilité de mesurer la taille des quasar AGN. Des images de quasar à lentilles sont parfois trouvées qui ont été agrandies et déformées en plusieurs images par une galaxie de premier plan et les objets stellaires qu'elle contient. Alors que le quasar se déplace par rapport à notre ligne de mire, ce grossissement change, générant une importante variabilité non corrélée entre les images sur des mois ou des années. Si les délais entre les multiples images du quasar sont surveillés d'assez près pendant plusieurs époques, il est possible de démêler la variabilité intrinsèque du quasar à partir de la variabilité de la microlentille. Seules quatorze mesures de taille multi-époques de quasars ont été effectuées jusqu'à présent.
L'astronome CfA Emilio Falco était membre d'une équipe qui a utilisé ces techniques de variabilité pour estimer la taille et la masse du disque d'accrétion et du trou noir dans le quasar WFI2026-4536, un quasar si éloigné que sa lumière voyage vers nous depuis près de onze milliards d'années; l'âge de l'univers n'est que de 13,7 milliards d'années. Les scientifiques ont analysé les données de variabilité de la lumière optique sur treize ans, de 2004 à 2017, et développé des modèles de lentilles capables de limiter la taille du disque d'accrétion du quasar à environ trois cent soixante unités astronomiques et la masse de son trou noir supermassif à environ un milliard et demi de masses solaires. La masse est en gros accord avec d'autres attentes et avec la gamme de masses dans les quatorze autres quasars mesurés de manière similaire, mais environ deux fois plus grand que prévu des méthodes basées sur la luminosité. Ils rapportent également les premières mesures de masse du trou noir central à l'aide de données spectroscopiques, avec des résultats cohérents avec la méthode de variabilité. Les résultats impressionnants affinent encore notre compréhension de ces monstres lointains et affinent les modèles d'AGN.