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Ligação entre Buracos Negros e Massas de Galáxias

Pesquisas mostram que tem uma relação forte entre a massa de buracos negros e a massa dos halos das galáxias.

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Buracos negros são um dos objetos mais fascinantes do universo. Eles se formam quando estrelas enormes entram em colapso sob sua própria gravidade no final de seus ciclos de vida. Os Buracos Negros Supermassivos (SMBHs) são ainda mais interessantes porque estão nos centros da maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. Entender a relação entre esses buracos negros e suas galáxias hospedeiras é importante para aprender como as galáxias evoluem.

A Relação Massa do Buraco Negro-Massa do Halo

Essa relação examina como a massa de um buraco negro tá conectada à massa do halo da galáxia. Um halo de galáxia é uma região de matéria escura que envolve e mantém as galáxias unidas. A ideia é que buracos negros mais massivos tendem a ser encontrados em halos mais massivos. Essa conexão ajuda os pesquisadores a entender como buracos negros e galáxias se desenvolvem juntos.

Medindo Buracos Negros e Halos

Pra estudar essa conexão, os pesquisadores costumam observar Núcleos Galácticos Ativos (AGN), que são buracos negros que estão puxando matéria no momento. Usando vários métodos, eles tentam medir as massas desses buracos negros e as massas dos halos ao redor. Uma maneira eficaz de medir a massa do halo é através de uma técnica chamada Lente Gravitacional fraca. Esse método observa como a luz de galáxias distantes é distorcida pela gravidade de objetos em primeiro plano, permitindo que os pesquisadores inferem a massa desses objetos.

Coletando Dados

Dados são cruciais pra análise. Os pesquisadores usam grandes levantamentos como o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) pra reunir informações sobre AGNs. O SDSS fornece dados espectroscópicos pra medir redshifts-quão rápido os objetos estão se afastando de nós-o que ajuda a determinar distâncias. O Ultraviolet Near Infrared Northern Survey (UNIONS) oferece dados complementares, incluindo imagens e medições das formas das galáxias.

Montando Amostras

Nesse estudo, os pesquisadores criam dois tipos de amostras de AGN-tipo I e tipo II. Os AGNs tipo I são mais fáceis de detectar porque são brilhantes e têm certas características. Os AGNs tipo II são menos visíveis, mas ainda podem fornecer dados valiosos. Dividindo essas amostras em diferentes faixas de massa, os pesquisadores conseguem analisar as relações com mais precisão.

Analisando a Densidade de Superfície Excedente

Uma das principais tarefas envolve calcular a densidade de superfície excedente (ESD) ao redor desses AGNs. A ESD mede quanta massa tá presente em comparação a uma massa de referência. Isso é útil pra entender como a massa do halo contribui pra estrutura geral ao redor do AGN. Analisando a ESD em faixas de massa de buraco negro, os cientistas conseguem obter insights sobre a relação massa do buraco negro-massa do halo.

Comparando Resultados

Depois de coletar e analisar os dados, os pesquisadores descobrem que AGNs mais massivos tendem a estar em halos mais massivos. Eles não veem diferenças significativas com base no tipo de AGN ou no redshift, indicando que essa relação é consistente entre vários grupos de AGNs. Essa descoberta tá alinhada com alguns estudos anteriores sobre galáxias normais, sugerindo que as relações não são fundamentalmente diferentes entre AGNs e não-AGNs.

Olhando para Pesquisas Anteriores

Estudos anteriores mostraram uma conexão entre buracos negros e várias propriedades de galáxias, como brilho da galáxia e massa do bulbo. No entanto, a relação específica entre buracos negros e massa do halo não foi estudada extensivamente até agora. Trabalhos anteriores principalmente dependiam de métodos indiretos pra medir a massa do halo, levando a incertezas.

O Papel da Lente Gravitacional

A lente gravitacional oferece um método mais direto pra medir a massa do halo. Diferente de outros métodos que dependem de modelos e suposições, as observações de lente permitem que os pesquisadores estudem os efeitos reais da massa sobre a luz. Usar esse método ajuda a determinar a massa dos AGNs e seus halos com mais precisão.

Descobertas do Estudo

Nesse estudo, os pesquisadores observam que as massas medidas dos halos associados aos AGNs diferem de outros métodos. Especificamente, as medições de lente gravitacional fornecem estimativas de massa do halo mais baixas em comparação ao que é inferido a partir dos dados de agrupamento de galáxias. Essa discrepância indica que diferentes métodos podem levar a resultados variados sobre a relação entre a massa do halo e a massa do buraco negro.

Implicações e Pesquisas Futuras

As descobertas dessa pesquisa não só oferecem novos insights sobre a relação massa do buraco negro-massa do halo, mas também fornecem uma restrição para os modelos usados em simulações de formação de galáxias. Entender essa relação pode ajudar a refinar os modelos existentes que simulam como galáxias e buracos negros evoluem. Além disso, o estudo indica a necessidade de amostras maiores de AGNs e medições melhoradas das massas de buracos negros.

Conclusão

No geral, esse trabalho destaca a importância de medir diretamente a relação entre buracos negros e seus halos hospedeiros. Usando técnicas avançadas de observação, os pesquisadores estão gradualmente montando os complexos interações entre esses objetos massivos e suas galáxias. Os insights obtidos desse estudo abrem caminho pra futuras pesquisas, que podem aprofundar nossa compreensão da estrutura e evolução do universo.

Fonte original

Título: Black-Hole-to-Halo Mass Relation From UNIONS Weak Lensing

Resumo: This letter presents, for the first time, direct constraints on the black-hole-to-halo-mass relation using weak gravitational lensing measurements. We construct type I and type II Active Galactic Nuclei (AGNs) samples from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), with a mean redshift of 0.4 0.1 for type I (type II) AGNs. This sample is cross-correlated with weak lensing shear from the Ultraviolet Near Infrared Northern Survey (UNIONS). We compute the excess surface mass density of the halos associated with $36,181$ AGNs from $94,308,561$ lensed galaxies and fit the halo mass in bins of black-hole mass. We find that more massive AGNs reside in more massive halos. We see no evidence of dependence on AGN type or redshift in the black-hole-to-halo-mass relationship when systematic errors in the measured black-hole masses are included. Our results are consistent with previous measurements for non-AGN galaxies. At a fixed black-hole mass, our weak-lensing halo masses are consistent with galaxy rotation curves, but significantly lower than galaxy clustering measurements. Finally, our results are broadly consistent with state-of-the-art hydro-dynamical cosmological simulations, providing a new constraint for black-hole masses in simulations.

Autores: Qinxun Li, Martin Kilbinger, Wentao Luo, Kai Wang, Huiyuan Wang, Anna Wittje, Hendrik Hildebrandt, Ludovic van Waerbeke, Michael J. Hudson, Samuel Farrens, Tobias I. Liaudat, Huiling Liu, Ziwen Zhang, Qingqing Wang, Elisa Russier, Axel Guinot, Lucie Baumont, Fabian Hervas Peters, Thomas de Boer, Jiaqi Wang

Última atualização: 2024-02-16 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2402.10740

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.10740

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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