حتی بزرگترین سیاهچالههای کلان‌جرم نیز چندان بزرگ نیستند و اندازه‌گیری وسعت آنها بسیار دشوار است. با این حال، اخترشناسان به تازگی تکنیک جدیدی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند جرم یک سیاهچاله حتی کوچکتر از یک پیکسل را بر اساس حرکت گاز داغ اطراف آنها تخمین بزنند.
سیاهچالههای کلان‌جرم توسط هزاران ذره از پلاسمای فوق داغ احاطه شده‌اند. این پلاسما در اطراف سیاهچاله می‌چرخد و یک چَنبَره (یکی از اشکال هندسی) و یک قرص برافزایشی (ساختار دیسک‌مانند از ماده) را تشکیل می‌دهد که به طور مداوم مواد را به سیاهچاله وارد می‌کند. به دلیل وجود گرانش شدید، این گاز به طرز باورنکردنی با سرعت زیاد حرکت کرده و به شدت می درخشد. این درخشش همان نوری است که ما آن را به عنوان یک کوازار می‌شناسیم که از سراسر جهان قابل مشاهده است.
در حالی‌که تشخیص کوازارها نسبتاً آسان است اما در مقابل تعیین ویژگی‌های سیاهچاله‌ی مرکزی بسیار چالش‌برانگیز است. به‌تازگی فلیکس بوسکو و یورگ-اووه پوت، از مؤسسه‌ی نجوم ماکس پلانک در هایدلبرگ، به همراه محققان سابق MPIA، جاناتان استرن (دانشگاه تل آویو فعلی، اسرائیل) و جوزف هناوی (UC سانتا باربارا ؛ ایالات متحده و دانشگاه لیدن، هلند)، برای اولین بار موفق شدند امکان تعیین مستقیم جرم یک کوازار را با استفاده از تکنیکی به نام طیف‌سنجی نشان دهند.
طیف‌سنجی متکی بر مشاهده‌ی نواحی اطراف سیاهچاله است. وقتی گاز در اطراف آن می‌چرخد، بخشی از آن به سمت ما و برخی دیگر در حالت دورشدن از ما هستند. قسمتی از گاز که به سمت ما حرکت می‌کند انتقال به آبی و قسمتی که از ما دور می‌شود انتقال به سرخ بیشتر دارد. حتی اگر سیاهچاله‌ی مرکزی و قرص برافزایشی برای محاسبه بسیار کوچک باشند، هنوز هم می‌توان این تکنیک را در مناطق دورتر به کار گرفت و از طریق مدلسازی، محققان می‌توانند جرمش را تخمین بزنند.
بوسکو توضیح داد: “با جداسازی اطلاعات طیفی و فضایی در نور جمع آوری شده و همچنین با مدلسازی آماری داده‌های اندازه‌گیری شده، می‌توانیم فاصله‌هایی بسیار کمتر از یک پیکسل تصویر را از مرکز قرص برافزایشی بدست آوریم.”
گروه تحقیقاتی این تکنیک را در مورد یک کوازار فعال به نام J2123-0050 ، مربوط به زمانی که کیهان فقط 2.9 میلیارد سال سن داشت، با موفقیت به کار گرفت. آنها دریافتند که سیاهچاله‌ی مرکزی 1.8 میلیارد برابر خورشید جرم دارد. با این حال، برای پیشرفت این تکنیک و هدف قرار دادن اولین کوازارها، به تلسکوپ‌های جدیدی نیاز است.
جو هناوی می‌گوید: “با افزایش حساسیت چشمگیر تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ بسیار بزرگ (ELT ، با قطر آینه اولیه 39 متر) که در حال ساخت است، ما به زودی قادر به تعیین جرم کوازارها در بالاترین انتقال به سرخ‌ها هستیم. علاوه براین یورگ-اووه پوت، که هدایت هایدلبرگ در اولین دوربین مادون قرمز نزدیک ELT با محدوده‌ی طول موج ۱.۴ – ۰.۷۵ میکرومتر ،MICADO (دوربین تصویربرداری برای مشاهدات عمق آسمان) را برعهده دارد، می‌افزاید: “مطالعه‌ی امکان‌سنجی که اکنون منتشر شده است به ما کمک می‌کند تا برنامه‌های تحقیقاتی ELT خود را براساس آن تعیین و آماده کنیم.”
