A NASA Goddard Space Flight Center kutatóközpontja két munkatársának, Nikolai Shaposhnikovnak és Lev Titarchuknak sikerült azonosítania a legkisebb olyan fekete lyukat, ami egy nagytömegű csillag magjának összeomlása során keletkezett. Az objektum becsült átmérője mindössze 24 km, tömege a Napénak 3,8-szerese, amivel nagyon megközelíti az elméletileg lehetséges alsó határt.
A új rekorder az XTE J1650-500 katalógusjelű, a déli égbolton az Ara csillagképben megfigyelhető kettős rendszer tagja, melyet a NASA RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) röntgenműholdja fedezett fel még 2001-ben. Már ekkor világos volt a kutatók előtt, hogy a kettős egyik komponense egy viszonylag kicsi fekete lyuk, de tömegére csak hozzávetőleges becslések voltak.
Shaposhnikov és Titarchuk egy általuk kifejlesztett módszert használtak a fekete lyuk tömegének meghatározására. Az eljárás lényege az, hogy ha a fekete lyukba a kísérőről átspirálozó anyag beáramlási üteme elér egy bizonyos szintet, akkor ez az anyag a fekete lyuk közelében csomókban feltorlódik, ennek következtében pedig nagyon erős röntgensugárzást bocsát ki. Ennek intenzitása azonban kváziperiodikusan változik, amit a jelenség angol nyelvű elnevezése is jelez: QPO (quasi-periodic oscillation).
Azt már régóta sejtették, hogy a QPO frekvenciája a fekete lyuk tömegétől függ. 1998-ban Titarchuk észrevette, hogy a kisebb tömegű fekete lyukak esetében az anyagfeltorlódási zóna közelebb van a fekete lyukhoz, s így a QPO frekvencia is nagyobb. Ahogyan nő a lyuk tömege, a zóna egyre távolabb vándorol tőle, az oszcilláció frekvenciája pedig csökken. Shaposnikhov és Titarchuk az RXTE archív adatai alapján ezzel a módszerrel legalább 15 fekete lyuk tömegét határozták meg igen jó pontossággal. Tavaly az eljárást három olyan fekete lyukra is sikerrel alkalmazták, melyek tömege más módszerek eredményeként már ismert volt, illetve egy új cikkükben további hétre is kiterjesztették, mindegyik esetben jó egyezést kapva.
Az eljárást az XTE J1650-500 fekete lyuk komponensére alkalmazva a 3,8 naptömegnyi értéket kapták, melynek a hibája mindössze 0,5 naptömeg. Ezzel a kis tömeggel az XTE J1650-500 maga mögé utasította a korábbi rekordert, a GRO 1655-40 katalógusjelűt, melynek tömege a Napénak 6,3-szerese.
