Astronomen hebben door de combinatie van gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) en de Keck-observatorium een uiterst precieze meting verricht van het supermassieve zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel M87.
In een recent gepubliceerd onderzoek, ingediend op 3 november 2026, beschrijven wetenschappers hoe zij een continue tweedimensionale kaart hebben opgesteld van de stellaire kinematica van M87. Deze kaart beslaat een enorm bereik in geprojecteerde straal, variërend van ongeveer 10 parsec tot 10 kiloparsec. Door deze uitgebreide dataset te analyseren, konden de onderzoekers de massa van het centrale zwarte gat met een hogere precisie vaststellen dan voorheen mogelijk was.
Gecombineerde observatietechnieken
Voor dit onderzoek maakten de wetenschappers gebruik van twee krachtige instrumenten: de NIRSpec-spectrograaf van de arxiv.org en de KCWI van het Keck-observatorium. De combinatie van deze instrumenten stelde het team in staat om de bewegingen van sterren in het sterrenstelsel over drie verschillende grootteordes te bestuderen.
Een bijzonder aspect van de metingen is de diepte van de waarnemingen in het centrum. De binnenste stellaire kinematische metingen reiken tot een projectieradius die slechts ongeveer 3% bedraagt van de zogenaamde 'sphere of influence' van het zwarte gat. Dit komt overeen met ongeveer 30.000 Schwarzschild-radii, wat een ongekende inkijk geeft in de directe omgeving van het object.
Overwinning van technische artefacten
Tijdens het proces stuitte het team op een technisch probleem. De spectra van de NIRSpec binnen een straal van 0,45 boogseconden vertoonden hinderlijke "wiggle"-artefacten, die quasi-periodiek van aard waren. Om deze ruis te elimineren, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe methode genaamd 'hyphen'.
Deze techniek maakt gebruik van de spectrale sporen van de detector om te voorspellen hoe de frequentie van deze fluctuaties varieert per golflengte. Door dit patroon uit elk spectrum in elke blootstelling te fitten en te verwijderen voordat de data werden gecombineerd, konden de wetenschappers een zuiver beeld verkrijgen. De schoongemaakte spectra onthulden een duidelijke stijging in de stellaire snelheidsdispersie en de $h_4$-parameter in het centrum van het stelsel, wat essentieel was voor de uiteindelijke massaberekening.
Resultaten en wetenschappelijke impact
Voor de uiteindelijke berekening werd gebruikgemaakt van de TriOS-code voor triaxiaal Schwarzschild-stellaire baanmodellering. Hierbij werden ongeveer 5.000 kinematische beperkingen uit 618 ruimtelijke bins van zowel de JWST als Keck verwerkt.
Volgens de is de massa van het zwarte gat vastgesteld op $M_{\mathrm{BH}}=(5,38 \pm 0,13 \pm 0,22) \times 10^9 M_\odot$. Hoewel dit resultaat consistent is met eerdere bepalingen die enkel op KCWI-data waren gebaseerd, is de statistische onzekerheid nu met een factor 2 tot 3 verminderd. De grootste resterende onzekerheid is momenteel niet langer statistisch, maar systematisch, en heeft betrekking op de exacte afstand tot het sterrenstelsel M87.
Daarnaast berekende het team een massa-afstandverhouding ($\theta_g$) van $3,16 \pm 0,08 \mu\text{as}$. Het 90% betrouwbaarheidsinterval van deze waarde overlapt met de resultaten van eerdere analyses van de Event Horizon Telescope (EHT). Dit biedt een robuuste en onafhankelijke referentie voor toekomstige studies door de .
Het onderzoek is geleid door Emily R. Liepold, samen met Chung-Pei Ma, Refa M. Al-Amri en Jonelle L. Walsh, en is gedetailleerd uitgewerkt in een artikel van 18 pagina's met 11 figuren, zoals vermeld in de .