Śledzenie ech świetlnych
Supermasywne czarne dziury to olbrzymie skupiska materii, ważące miliardy razy więcej niż masa Słońca. Niewielka część tych czarnych dziur żywi się materiałem ze swojego otoczenia w nadzwyczajnym tempie, powodując powstawanie dysków materiału wirujących wokół czarnej dziury. Przyrastająca materia, nagrzewana przez wewnętrzne tarcie do temperatury milinów stopni, silnie promieniuje przy długości fali promieni ultrafioletowych i Roentgena, dzięki czemu obiekty te są widoczne nawet z odległych części Wszechświata. Astronomowie biorący udział w projekcie "Advancements in black hole physics with echo mapping experiments" (REVERB_MASS) poświęcili wiele pracy wykrywaniu promieniowania z wewnętrznych części dysków akrecyjnych i otaczającej je materii. Poszukiwali i odnaleźli "rewerberację", a mianowicie światło emitowane przez dysk akrecyjny, a następnie pochłaniane i ponownie emitowane przez otaczającą go materię. Te dwa sygnały są wykrywane niezależnie i opóźnione względem siebie, co pozwala badaczom na ustalenie odległości fizycznej między dyskiem akrecyjnym a materią wokół niego. Astronomowie mogą badać rozszerzanie się odbitych, wzmocnionych i emitowanych sygnałów pochodzących z atomów wodoru i zjonizowanego węgla, aby zmierzyć prędkość otaczającej materii. Wykorzystując dane uzyskane za pomocą teleskopu Hubble'a, przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey oraz naziemnego Wielkiego Teleskopu Dwuobiektywowego, zespół projektu REVERB_MASS zastosowali nowe metody, aby połączyć prędkości i odległości materii otaczającej czarną dziurę i oszacować jej masę z nieosiągalną wcześniej dokładnością. Wykorzystano także obserwacje fotometryczne w celu pomiaru opóźnienia czasowego, zamiast tradycyjnych obserwacji spektroskopowych, które dzielą światło według długości fali — podobnie jak pryzmat rozdziela białe światło na kolory widma, jednak ze znacznie wyższą precyzją. Osiągnięcia ta mają istotne implikacje dla zastosowania omawianych metod do dużej liczby bardzo odległych akrecyjnych czarnych dziur, których światło będzie obserwowane przez nowy Large Synoptic Survey Telescope. Zaproponowano nowe programy do mapowania rewerberacji umożliwiające zastosowanie tych metod do różnych rodzajów atomów w materii otaczających odległe czarne dziury, a do ich wykonywania wykorzystano chilijski Bardzo Duzy Teleskop. Badania te pozwolą rozszerzyć prace nad akrecyjnymi supermasywnymi czarnymi dziurami i skierować je ku nowej fundamentalnej epoce mapowania. Wyniki projektu REVERB_MASS opisano w czterech artykułach opublikowanych w międzynarodowych czasopismach branżowych.