Medindo as massas de buracos negros em NGC 4786 e NGC 5193

Buracos Negros supermassivos (BHs) são achados no centro da maioria das grandes Galáxias. A massa deles pode variar muito, indo de milhões a bilhões de vezes a do nosso Sol. Esses objetos enormes têm uma influência gravitacional forte sobre as estrelas e o gás perto deles. Entender a massa de um buraco negro é crucial para estudar como as galáxias e seus buracos negros centrais crescem e evoluem juntos ao longo do tempo.

#Visão Geral do Estudo

Nesse estudo, a gente foca em duas galáxias elípticas gigantes, NGC 4786 e NGC 5193. O objetivo é medir as massas dos buracos negros centrais nessas galáxias usando observações do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e do Hubble Space Telescope (HST). Nossa análise se baseia em dados de gás molecular e na cinemática do gás ao redor desses buracos negros.

#Observações

#Observações do ALMA e HST

Conseguimos dados do ALMA, que estuda gás molecular, e do HST, que captura imagens no infravermelho próximo. O ALMA observou a linha de emissão de CO(21) deslocada para o vermelho, que é um traçador de gás molecular, enquanto o HST trouxe imagens de discos de Poeira ao redor das galáxias. A área central de cada galáxia tem um disco de gás em rotação, que pode nos dar uma ideia da massa do buraco negro.

#A Região Central de NGC 4786 e NGC 5193

Ambas as galáxias mostram uma rotação ordenada do gás em forma de disco. A gente criou modelos desse gás rotativo e os combinou com os dados obtidos do ALMA. Porém, percebemos que as observações não resolveram completamente a influência do buraco negro no centro. Isso significa que, enquanto podemos sugerir a presença de um buraco negro, não conseguimos restringir sua massa com precisão com os dados disponíveis.

#Massas de Buracos Negros Medidas

Para NGC 4786, estimamos que a massa do buraco negro seja em torno de X, enquanto para NGC 5193, é em torno de Y. A maior fonte de erro nessas medições vem da correção dos efeitos da poeira na galáxia hospedeira, que obscurece parte da luz das estrelas.

#A Importância das Massas dos Buracos Negros

Entender as massas dos buracos negros é vital por várias razões. Primeiro, a maioria das galáxias tem um buraco negro supermassivo no centro, e a massa desse buraco negro geralmente está relacionada a várias propriedades da galáxia hospedeira. Medindo as massas dos buracos negros com precisão, conseguimos insights sobre como as galáxias e seus buracos negros centrais influenciam um ao outro ao longo do tempo.

#Pesquisas Anteriores

Nos últimos trinta anos, cerca de 100 medições de massas de buracos negros foram feitas principalmente por meio de dinâmicas de gás ou movimentos estelares. Enquanto algumas técnicas fornecem medições de alta precisão, elas podem ser limitadas pela disponibilidade de certos tipos de gás ou estrelas que podem servir como traçadores de movimento.

#O Papel do ALMA

O ALMA, com sua capacidade de observar em altas resoluções, se destacou como uma ferramenta poderosa para medir massas de buracos negros analisando o movimento do gás molecular em galáxias vizinhas. Nesse estudo, a gente acrescenta ao corpo de trabalho sobre medições de massas de buracos negros, focando nas galáxias NGC 4786 e NGC 5193.

#Seleção das Galáxias

As galáxias foram escolhidas por causa de seus discos de poeira circunucleares bem definidos visíveis nas imagens do HST, que sugeriam a presença de gás em rápida rotação. A cinemática do gás revelada pelos dados do ALMA indica uma quantidade significativa de rotação, tornando-as candidatas adequadas para nossa análise.

#Os Discos de Poeira

Cada galáxia tem um disco de poeira circunuclear relativamente pequeno. O disco de poeira serve como um fundo para estudar a dinâmica do gás, já que está intimamente ligado ao buraco negro central. As propriedades desses discos influenciam a cinemática observada do gás.

#Técnicas Observacionais

Usamos diferentes modelos e técnicas para analisar nossos achados. Os mapas de emissão de CO integrados foram criados processando os cubos de dados do ALMA e enfatizando regiões com emissões visíveis de CO. Também descrevemos a velocidade do gás enquanto ele se move ao redor do buraco negro.

#Desafios com as Medições

Um desafio chave é o efeito da poeira em nossas observações. A poeira que diminui a luz das estrelas complicaa nossa habilidade de medir com precisão a massa do buraco negro central. Desenvolvemos algoritmos para levar em conta esses efeitos, mas a incerteza ainda é um fator significativo nas nossas estimativas de massa.

#Modelos da Galáxia Hospedeira

Para derivar a massa do buraco negro, construímos modelos para as galáxias hospedeiras com base nos seus perfis de brilho superficial. Esses modelos ajudam a determinar como a luz das estrelas é afetada pela distribuição de massa da galáxia, que, por sua vez, ajuda a avaliar a massa do buraco negro.

#Dinâmica do Gás e Modelagem de Massa

A massa do buraco negro é inferida da dinâmica do gás no disco. Construímos modelos usando vários parâmetros, incluindo a massa do buraco negro e a relação massa-luz das estrelas na galáxia. Esses modelos nos ajudam a simular como o gás se comporta na presença de um buraco negro.

#Visão Geral dos Resultados

Os resultados mostram uma faixa de massas de buracos negros, enfatizando a necessidade de considerar incertezas sistemáticas em nossos modelos. As estimativas de massa variam devido a diferentes suposições sobre a galáxia hospedeira e os efeitos da poeira.

#Estimativas de Massa de NGC 4786

Para NGC 4786, as estimativas de massa indicam a presença de um buraco negro supermassivo. A massa do buraco negro que melhor se ajusta sugere uma conexão com a estrutura e dinâmica da galáxia.

#Estimativas de Massa de NGC 5193

De forma similar, NGC 5193 mostra evidências de um buraco negro central, mas a incerteza na massa é maior devido a complexidades adicionais na dinâmica do gás e nos efeitos da poeira.

#Erros Sistemáticos

Erros sistemáticos surgem de suposições incorretas sobre o perfil da galáxia hospedeira e sua distribuição de massa. Mesmo pequenas mudanças em nossos modelos podem impactar significativamente as estimativas de massa do buraco negro. Esse estudo destaca como é crucial incluir incertezas sistemáticas ao derivar massas de buracos negros a partir de dados observacionais.

#Direções Futuras

Daqui pra frente, mais observações com o ALMA são necessárias para refinar essas medições. Resolução e sensibilidade maiores vão nos permitir resolver melhor as influências dos buracos negros em suas galáxias hospedeiras, levando a estimativas de massa mais precisas.

#Conclusão

Em conclusão, a gente forneceu as primeiras estimativas das massas dos buracos negros centrais nas galáxias NGC 4786 e NGC 5193 usando observações do ALMA e do HST. Nossas descobertas demonstram a importância de entender a interação entre buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras. Apesar de nossas medições terem incertezas, elas representam um passo significativo na nossa compreensão desses fenômenos cósmicos fascinantes.

#Agradecimentos

Agradecemos as contribuições do ALMA e do HST por possibilitar essa pesquisa. Os dados obtidos desses observatórios foram fundamentais para medir as massas dos buracos negros discutidos nesse artigo. Também agradecemos as várias instituições e programas de pesquisa que deram apoio a esse trabalho.

#Referências

• Buracos negros supermassivos estão localizados nos centros das galáxias.
• O ALMA fornece observações de alta resolução de gás molecular.
• A poeira afeta observações de luz e cálculos de massa.
• Estudos futuros com maior resolução e sensibilidade são encorajados para melhorar as medições.