Pensa-se que a maioria das galáxias no universo têm um buraco negro maciço no centro da galáxia. Uma vez que esses buracos negros têm massas de vários milhões a dezenas de bilhões de massas solares, eles são chamados de "buracos negros supermassivos (SMBHs)". Resultados da observação recentes sugerem a correlação entre a massa eo centro de SMBH massa bojo / luminosidade da galáxia hospedeira. Tal correlação indica que SMBHs pode ter desempenhado um papel-chave no crescimento e evolução das galáxias.
Uma equipe internacional de pesquisadores observaram o barrado da galáxia espiral NGC 1097 com ALMA e descobriu que o buraco negro supermassivo central (SMBH) tem uma massa de 140 milhões de vezes a massa do Sol Dado que as galáxias são acreditados para ter co-evoluído com SMBHs, massa SMBH é um parâmetro importante na compreensão de sua relação no contexto da evolução da galáxia. Este resultado de pesquisa baseia-se nos dados de observação da ALMA obtidos dentro de uma observação de duas horas, o que demonstra a excelente capacidade de ALMA na medição de massa SMBH.
A imagem acima mostra a região central da NGC 1097 observado com ALMA. A velocidade do gás HCN é mostrado na cor e cobrindo a imagem óptica obtida pelo Telescópio Espacial Hubble. O vermelho indica o gás está se afastando de nós, enquanto roxo está chegando mais perto de nós.
SMBH massa é um parâmetro essencial para revelar a correlação entre o SMBH ea galáxia hospedeira. Existem vários métodos para derivar a massa SMBH, um dos quais está a utilizar movimento próprio de estrelas e megamasers (objetos astrofísicos que emitem ondas de rádio forte) ao redor do SMBH para estimar a gravidade da SMBH aplicado aos objectos observados. Este método de medição, no entanto, é difícil e não é adequado para a maioria das galáxias porque exige observações das regiões em todo o SMBH com muito alta resolução angular (* 1 e * 2).
Outro método é usar a dinâmica dos gases ionizados distribuídos no bojo galáxia hospedeira. Gás ionizado, no entanto, é facilmente afectado pelo movimento não circular, tais como entrada ou a saída de gás, para além da gravidade da SMBH. Isso torna difícil para medir com precisão a massa SMBH para um grande número de galáxias. O método mais comumente utilizado para estimar a massa SMBH é aquele usando dinâmica estelar em galáxias hospedeiras, embora a sua aplicação é bastante limitado para galáxias elípticas e, portanto, não será um método de medição de massa SMBH versátil aplicável a ampla tipos de galáxias.
Uma alternativa a estes métodos convencionais é derivar a massa SMBH de dinâmica molecular de gás na região central de um Galaxy, que foi formulado por Davis et ai. no Observatório Europeu do Sul (ESO) . Este método tem a vantagem de que o gás molecular é menos susceptível às condições ambientais comparado com estrelas e gás ionizado, e, portanto, o movimento afectado pela gravidade SMBH pode ser medido com mais facilidade. Davis et ai. observações feitas de uma galáxia NGC 4526 para dezenas de horas com um telescópio de rádio chamado CARMA e estimou a massa da SMBH central.
Uma equipa de investigação liderada por Kyoko Onishi, um estudante de doutorado na SOKENDAI (The Graduate University de Estudos Avançados ) fazendo a sua investigação no Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), assumiu um desafio para derivar a massa do SMBH na região central região da galáxia NGC 1097 (* 3), utilizando dados de observação da ALMA. A alta sensibilidade do ALMA permite que a equipe para medir a velocidade do gás com alta precisão.
"Enquanto NGC 4526, observado por uma equipe liderada por Davis, é uma galáxia lenticular, NGC 1097 é uma galáxia espiral barrada. Resultados da observação recentes indicam a relação entre as propriedades de massa e galáxia hospedeira SMBH varia dependendo do tipo de galáxias, o que torna mais importante para derivar massas SMBH precisos em vários tipos de galáxias ", disse Onishi.
A equipe de pesquisa fez medições precisas da distribuição e cinemática do gás molecular, observando linhas de emissão de ácido cianídrico (HCN) e cação formilo (HCO +) com ALMA, e depois examinou o movimento gravitacional do gás molecular, fazendo alguns modelos astrofísicos. Uma vez que a gravidade aplicada ao gás molecular varia dependendo da massa SMBH, bem como a densidade e distribuição das estrelas no bojo, o movimento de gás foi calculada fazendo modelos que assumem vários casos, a fim de encontrar um modelo que é mais adequado para o dados de observação. Como um resultado do cálculo, verificou-se que o centro de SMBH NGC1097 tem um 140.000.000 vezes a massa solar massa. Esta é a primeira medição de massa SMBH usando esse método nas galáxias do tipo tardio (por exemplo, em espiral e galáxias espirais barradas).
Onishi disse, expressando suas expectativas para observações ALMA futuras, "Nós poderíamos obter a cinemática dados da central de gás molecular em NGC 1097 dentro de uma observação ALMA de duas horas. Para revelar a relação entre o SMBH ea galáxia hospedeira, precisamos derivar mais massas SMBH em vários tipos de galáxias. ALMA nos permitirá observar um grande número de galáxias em um comprimento prático de tempo ".
Medir a massa de SMBHs é o primeiro passo para resolver os mistérios de longa data sobre como as galáxias e SMBHs ter sido formado e co-evoluído. Esta pesquisa assegura a capacidade do ALMA neste campo.
Crédito da imagem: ALMA, Telescope (ESO / NAOJ / NRAO), K. Onishi (SOKENDAI) NASA / ESA Hubble
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